微小型无人机在军事和民用领域都有着广泛的应用,无人机地面监控站作为整个无人机系统的一个重要环节也在不断的更新发展。在对小型无人机的监控中,特别是对其起降过程的自动跟踪监测有着重要的意义。目前,单一的GPS跟踪系统跟踪精度受限于GPS接收机性能,且GPS信号衰减对长时间跟踪也有严重影响;而单一的图像目标跟踪系统一般采用基于传统手工特征的目标跟踪算法,此类算法对复杂动态环境的鲁棒性不高,跟踪精度容易受到很多因素的干扰,且图像跟踪算法仅在取得目标视频信号后才能初始化,无法完成对目标的初始搜索。本文主要研究了一种二轴云台摄像机智能一体化系统,该系统对GPS引导跟踪和图像跟踪进行了有机结合,先通过搜索目标无人机GPS信号并解算来完成对目标的粗对准,再通过一种基于深度卷积特征的相关滤波目标跟踪算法来对目标进行精跟踪,通过目标GPS引导粗对准和图像目标精跟踪的组合跟踪控制方案来完成对小型无人机起降过程的精确监控。云台系统先捕获目标无人机GPS信号,通过对GPS信号的解算完成对目标的搜索,使目标无人机进入摄像机视场内,再由一种高准确性和鲁棒性的图像跟踪算法来对目标无人机进行精跟踪,使目标始终保持在摄像机视场中心位置。图像跟踪算法是对传统目标跟踪算法的改进,釆用深度卷积特征表征目标,并与相关滤波跟踪框架结合,能够自动适应目标的大小和形状的连续变化,通过快速傅里叶变换和GPU加速来加快计算速度,算法抗干扰能力强,能有效解决目标形变、目标被遮挡、光照强度变化等因素的影响,具有较高的跟踪精度和实时性。最后,本文设计了一种综合GPS引导的目标粗对准和图像目标精跟踪的云台组合控制算法,并搭建了一个基于云台摄像机的小型无人机监控系统硬件平台进行实验,实验结果证实了该系统具有良好的跟踪精度和实时性。