Profesyonel havacılık gözetim sistemleri, uçakların hareketinden bağımsız olarak hedefe kilitlenebilen, jiroskopla stabilize edilmiş EO/IR (Elektro-Optik/Kızılötesi) gimbal'lere dayanır. Bu proje, savunma sanayii bütçeleri olmadan, tüketici sınıfı bir kamera kullanarak benzer bir hedef takip yeteneğini yerden kopyalamayı amaçlamaktadır. Projenin temelinde, genellikle kilise ayinleri veya kampüs dersleri için kullanılan, uygun maliyetli bir PTZ (Pan-Tilt-Zoom) kamera bulunmaktadır. Ancak bu kameraların motorları, yavaş hareketler için tasarlandığından, 300 knot hızla hareket eden bir jeti takip etmek için büyük bir mühendislik zorluğu teşkil etmektedir. Bu donanım kısıtlamasını aşmak için, mekanik yükün büyük bir kısmı matematiksel algoritmalara kaydırılmıştır.
Sistem, kameranın yavaş motorları ile hedeflerin dinamik hızı arasındaki boşluğu kapatmak için özel bir kontrol döngüsü kullanır. Bu yazılım yığını, görsel işleme, tahmin ve kontrol olmak üzere üç ana kavramı birleştirir. Görsel işleme için OpenCV ve CSRT (Discriminative Correlation Filter with Channel and Spatial Reliability) izleyici kullanılır; bu, hedefin piksel cinsinden konum hatasını hesaplar. Ham görsel verinin gürültülü olması ve işlem gecikmeleri nedeniyle, uçak durumunu (konum ve hız) modelleyen bir Kalman Filtresi entegre edilmiştir. Bu filtre, sensör gürültüsünü giderir, sistem gecikmesini hesaba katarak uçağın gelecekteki konumunu tahmin eder ve tahmini hızı doğrudan motorlara ileterek kameranın hedefi "yönlendirmesini" sağlar.
Kontrol mantığı, standart bir PID kontrolörünü Kalman hız vektörüyle birleştirir. Oransal (Proportional) bileşen anlık konum hatasını düzeltirken, İntegral bileşen rüzgar direnci gibi kalıcı hataları giderir ve Türev (Derivative) bileşen aşmayı önlemek için hareketi sönümler. Ayrıca, motorların agresifliğini hedefe olan mesafeye göre ayarlayan dinamik bir hız sınırlama mekanizması da uygulanmıştır. Bu entegre yaklaşım, tüketici donanımıyla bile yüksek hızlı hedeflerin istikrarlı bir şekilde takip edilmesini mümkün kılar.
Bu proje, gelişmiş havacılık gözetim yeteneklerinin, sofistike yazılım ve algoritma entegrasyonu sayesinde uygun maliyetli tüketici donanımlarıyla da elde edilebileceğini gösteriyor.