竺春祥，鹿存跃，杨 明，黄整章

（上海交通大学 仪器科学与工程系，上海 200240）

机载光学定位测量系统一般由基座、照准架、伺服控制、摄像设备等部分组成[1－2]，主要安装于汽车、飞机、船舶等多种载体上，通过可见光摄像机等有效载荷协同载机上其它电子设备完成对地目标瞄准、跟踪、定位测量功能。本文所主要介绍的光学定位测量跟踪器是安装在无人机上，并与激光测距仪和GPS定位系统配合，以完成对如桥梁裂缝[3－4]等地面固定目标的精确定位功能[5－7]。目前对跟踪器的研究主要应用传统的电磁电机配合减速机构。跟踪器电机多采用单路驱动的方式，存在结构复杂、精度低、不易小型化等缺点。

本文利用超声电机[8－9]和双路电机驱动器来构建机载光学定位测量跟踪器。系统包括两个直径为60 mm超声电机组成的摄像支架、以高性能STM32F103ZET6为核心的双路超声电机驱动器。设计了一种机载光学定位测量跟踪器。该系统具有响应快、精度高、易于小型化、集成度高等优点。

1 跟踪器总体结构设计

图1为跟踪器系统总体结构图。系统由仰俯回转框架、水平回转框架和支承框架组成。仰俯回转框架由一个带编码器的超声波电机驱动，通过刚性联轴器在一端与仰俯回转框架相连。超声波电机所带编码器精度为2 000线。高清变焦摄像头安装在仰俯回转框架内。在仰俯回转框架的另一端安装有一个精度为0．1°的编码器，用于对带编码器的超声波电机驱动和定位精度进行评测。……