激光定位技術(shù)廣泛應(yīng)用在激光制導(dǎo)、工業(yè)精密檢測以及自由光通信等領(lǐng)域。本文以激光制導(dǎo)作為應(yīng)用背景設(shè)計(jì)一套基于四象限探測器QD的精密激光定位系統(tǒng)。文中對常見的三種光電探測器的原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比分析,最后結(jié)合本文應(yīng)用選擇四象限探測器QD作為激光定位系統(tǒng)的核心器件。QD輸出四路光斑位置信息電流,需要進(jìn)行放大采集以便于定位計(jì)算,設(shè)計(jì)了放大濾波電路和基于高速AD9226采集轉(zhuǎn)換電路。通過主控核心FPGA驅(qū)動(dòng)AD并控制SDRAM及USB3.0 FX3實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集轉(zhuǎn)換和緩沖存儲(chǔ)傳輸。數(shù)據(jù)緩存部分使用雙片SDRAM構(gòu)成乒乓操作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)緩存讀寫,用FIFO解決異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以激光制導(dǎo)為背景,實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到干擾,硬件部分加入了偽隨機(jī)碼和波門鎖定從而減少干擾保證精度。通過NIOS II軟核對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行定位算法處理,最后將解算位置信息通過USB3.0傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ),便于Matlab對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。介紹了幾種常用光斑定位算法,結(jié)合幾何近似法和多項(xiàng)式擬合法提出改進(jìn)的光斑定位擬和算法并對其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,搭建整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過實(shí)驗(yàn)對比幾何近似法與擬合算法的誤差,證明擬合算法的優(yōu)越性,減少了運(yùn)算量與參數(shù)的同時(shí)提升了精度。通過實(shí)驗(yàn)對四路放大電路進(jìn)行了測試,放大倍數(shù)滿足要求。在實(shí)驗(yàn)其他條件完全相同時(shí),對比不同光斑半徑下幾何近似法和擬合算法的誤差和均方根誤差,都是擬合算法優(yōu)于幾何近似法,使用光斑定位擬合算法在(-0.8mm~0.8mm)檢測范圍內(nèi)的定位分辨率優(yōu)于3.5μm。整套系統(tǒng)可實(shí)際應(yīng)用在實(shí)時(shí)檢測和精密定位的相關(guān)領(lǐng)域。
【學(xué)位單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN249
【部分圖文】：

低算法復(fù)雜運(yùn)算提高精度的同時(shí)保證速度和效率。在需這里就必須盡可能使用最接近實(shí)際的光斑的等效模型和達(dá)到要求精度，同時(shí)最大程度的控制檢測誤差[4]。應(yīng)用領(lǐng)域里面，對激光光斑位置信號的預(yù)處理操作、等斑精確定位算法還有相關(guān)修正誤差方法等等都是對最終這里每個(gè)相關(guān)部分的研究全部具有非常重要的意義和研度、高方向性、高單色性與高相干性這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，激空、軍事、工業(yè)的等生活息息相關(guān)的領(lǐng)域里。這里本文用背景進(jìn)行搭載和實(shí)驗(yàn)，激光半主動(dòng)制導(dǎo)在激光制導(dǎo)武重要的地位。究現(xiàn)狀?高速發(fā)展和科技工業(yè)生產(chǎn)力的進(jìn)步，以激光定位技術(shù)作空間通信還有光攝技術(shù)以及精密測量等相關(guān)眾多的應(yīng)用。激光半主動(dòng)制導(dǎo)的工作示意圖如圖 1.1 所示：

圖 1.2 戰(zhàn)斗機(jī)裝載 GBU—12彈研究上起于上世紀(jì) 70 年代左右，先是在激光制導(dǎo)領(lǐng)域。在 2012 年的中國珠海生產(chǎn)的新型的激光制導(dǎo)炸彈 LT-3，它使]，具體實(shí)物如圖 1.3 所示：圖 1.3 國產(chǎn) LT—3 高精度激光制導(dǎo)導(dǎo)彈用光作為信息載體穿過自由空間信道然它的分類主要有星際空間的激光通信和]。通常都是由發(fā)射和接受光學(xué)系統(tǒng)共同準(zhǔn)部分這三個(gè)部分共同構(gòu)成。關(guān)于 APT由光通信領(lǐng)域中最為核心的應(yīng)用部分，

美國 制導(dǎo)導(dǎo)彈 0.4~0.9m 4~20k3 俄羅斯 防空導(dǎo)彈 <1m 4km3 以色列 小型火箭彈 1m 1~6km美軍在戰(zhàn)斗中使用的激光制導(dǎo)導(dǎo)彈，裝在 F-15 戰(zhàn)機(jī)。圖 1.2 戰(zhàn)斗機(jī)裝載 GBU—12光定位導(dǎo)彈研究上起于上世紀(jì) 70 年代左右，先是進(jìn)行模仿小有成就在激光制導(dǎo)領(lǐng)域。在 2012 年的中國珠海航展上，研究開發(fā)生產(chǎn)的新型的激光制導(dǎo)炸彈 LT-3，它使用 GPS/I作方式[7]，具體實(shí)物如圖 1.3 所示：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2878411