基于QD的激光光斑精密定位的研究

发布时间：2020-11-10 22:37

　　 激光定位技术广泛应用在激光制导、工业精密检测以及自由光通信等领域。本文以激光制导作为应用背景设计一套基于四象限探测器QD的精密激光定位系统。文中对常见的三种光电探测器的原理和优缺点进行对比分析,最后结合本文应用选择四象限探测器QD作为激光定位系统的核心器件。QD输出四路光斑位置信息电流,需要进行放大采集以便于定位计算,设计了放大滤波电路和基于高速AD9226采集转换电路。通过主控核心FPGA驱动AD并控制SDRAM及USB3.0 FX3实现对数据的采集转换和缓冲存储传输。数据缓存部分使用双片SDRAM构成乒乓操作实现数据实时缓存读写,用FIFO解决异步数据传输的问题。本系统设计以激光制导为背景,实际应用中会受到干扰,硬件部分加入了伪随机码和波门锁定从而减少干扰保证精度。通过NIOS II软核对采集数据进行定位算法处理,最后将解算位置信息通过USB3.0传输到上位机进行显示和存储,便于Matlab对数据进行处理。介绍了几种常用光斑定位算法,结合几何近似法和多项式拟合法提出改进的光斑定位拟和算法并对其进行了仿真验证,搭建整个实验系统通过实验对比几何近似法与拟合算法的误差,证明拟合算法的优越性,减少了运算量与参数的同时提升了精度。通过实验对四路放大电路进行了测试,放大倍数满足要求。在实验其他条件完全相同时,对比不同光斑半径下几何近似法和拟合算法的误差和均方根误差,都是拟合算法优于几何近似法,使用光斑定位拟合算法在(-0.8mm~0.8mm)检测范围内的定位分辨率优于3.5μm。整套系统可实际应用在实时检测和精密定位的相关领域。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN249
【部分图文】：

低算法复杂运算提高精度的同时保证速度和效率。在需这里就必须尽可能使用最接近实际的光斑的等效模型和达到要求精度，同时最大程度的控制检测误差[4]。应用领域里面，对激光光斑位置信号的预处理操作、等斑精确定位算法还有相关修正误差方法等等都是对最终这里每个相关部分的研究全部具有非常重要的意义和研度、高方向性、高单色性与高相干性这些独特优点，激空、军事、工业的等生活息息相关的领域里。这里本文用背景进行搭载和实验，激光半主动制导在激光制导武重要的地位。究现状?高速发展和科技工业生产力的进步，以激光定位技术作空间通信还有光摄技术以及精密测量等相关众多的应用。激光半主动制导的工作示意图如图 1.1 所示：

图 1.2 战斗机装载 GBU—12弹研究上起于上世纪 70 年代左右，先是在激光制导领域。在 2012 年的中国珠海生产的新型的激光制导炸弹 LT-3，它使]，具体实物如图 1.3 所示：图 1.3 国产 LT—3 高精度激光制导导弹用光作为信息载体穿过自由空间信道然它的分类主要有星际空间的激光通信和]。通常都是由发射和接受光学系统共同准部分这三个部分共同构成。关于 APT由光通信领域中最为核心的应用部分，

美国 制导导弹 0.4~0.9m 4~20k3 俄罗斯 防空导弹 <1m 4km3 以色列 小型火箭弹 1m 1~6km美军在战斗中使用的激光制导导弹，装在 F-15 战机。图 1.2 战斗机装载 GBU—12光定位导弹研究上起于上世纪 70 年代左右，先是进行模仿小有成就在激光制导领域。在 2012 年的中国珠海航展上，研究开发生产的新型的激光制导炸弹 LT-3，它使用 GPS/I作方式[7]，具体实物如图 1.3 所示：
【参考文献】

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本文编号：2878411