基于四象限探测器的激光告警系统研究
发布时间：2022-12-18 05:23
激光告警系统作为激光对抗领域的重要组成部分,面对着激光测距机和激光制导武器等的威胁,它能够快速探测来袭激光的方位信息,并同时进行声光报警,从而能够让战斗成员及时有效地对己方的军事系统采取防御措施。针对目前激光告警系统在探测时存在不能同时兼顾高精度与大视场等问题,本课题在激光告警系统工作原理的基础上,提出了基于四象限探测器的激光告警系统,该系统具有高精度、全方位、实时告警和告警结果可视化等优点。首先,在分析激光告警系统的组成及工作原理、对比目前现存激光告警系统的种类及特点的基础上,提出了系统的整体设计方案,并通过比较三种常用的光电探测器,选取其中四象限探测器作为本告警系统的激光定位探测器件,然后在此基础上,完成了光学系统、信号放大电路、数据采集电路、FPGA与MCU主控电路、人机交互与声光报警电路以及整体系统外观结构的设计。其次,为了实现系统全方位与高精度探测的目的,提出了编码探测算法以及高精度定位算法。其中编码探测算法,是通过分别建立系统水平方向和俯仰方向上的编码探测模型,由此阐述实现全方位探测的设计思路与方案;高精度定位算法则是通过建立光敏面与光斑模型,以此模拟探测器对入射激光的整个...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 激光告警系统组成
1.3 激光告警系统分类
1.3.1 光谱识别型
1.3.2 相干探测型
1.3.3 散射探测型
1.3.4 激光告警系统性能对比
1.4 课题研究内容及章节安排
2 系统设计与实现
2.1 系统整体设计方案
2.2 光电探测器的选择
2.2.1 电荷耦合器件(CCD)
2.2.2 位置敏感器件(PSD)
2.2.3 四象限探测器(QD)
2.3 光学系统设计
2.3.1 视场分割原理
2.3.2 光斑尺寸的确定
2.3.3 光学系统设计指标
2.3.4 光学系统设计结果
2.4 硬件设计与实现
2.4.1 信号放大电路
2.4.2 信号采集与处理电路
2.4.3 人机交互与声光报警电路
2.5 嵌入式软件的实现
2.5.1 FPGA开发
2.5.2 MCU开发
2.6 系统外观结构设计
2.7 本章小结
3 系统算法设计与实现
3.1 编码探测算法设计与实现
3.1.1 水平方向编码模型
3.1.2 俯仰方向编码模型
3.2 高精度定位算法设计
3.2.1 基于能量均匀分布光斑的定位算法
3.2.2 基于能量高斯分布光斑的定位算法
3.3 高精度定位算法实现
3.3.1 数据库的建立
3.3.2 ROM查找表实现
3.4 系统探测的流程
3.5 本章小结
4 实验与数据分析
4.1 实验前期工作
4.1.1 光学系统调焦
4.1.2 光斑中心与光敏面中心对准
4.2 高精度定位验证
4.3 全方位探测验证
4.3.1 视场重叠验证
4.3.2 探测角度验证
4.4 实时告警和告警结果可视化验证
4.5 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光告警散射截获半径评估建模与仿真[J]. 姚梅,张乐,陈洁,郭豪. 激光与红外. 2017(02)
[2]基于二维激光告警的闪耀光栅设计[J]. 张瑞,王志斌,温廷敦,张敏娟,李克武. 红外与激光工程. 2016(10)
[3]基于激光告警的脉冲信号接收与处理方法研究[J]. 柴源,阮鹏,孙翠翠,张玉梅. 赤峰学院学报(自然科学版). 2016(17)
[4]四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法[J]. 唐彦琴,顾国华,钱惟贤,陈钱,张骏. 红外与激光工程. 2017(02)
[5]现代战争中的光电对抗技术分析[J]. 徐思宁,王世立,管卫亮,程威敏. 红外. 2014(04)
[6]均匀分割视场的多窗口激光告警接收头设计[J]. 田二明,张记龙,王志斌,李世伟. 中北大学学报(自然科学版). 2013(03)
[7]漫反射激光的全向激光告警空间位置关系分析[J]. 张维安,王龙,周玉龙. 应用光学. 2011(06)
[8]激光告警装备的发展现状与趋势分析[J]. 陈宁,王兵,陈兆兵. 舰船电子工程. 2011(07)
[9]激光告警与激光干扰技术的发展[J]. 淦元柳,李朝荣. 舰船电子工程. 2010(12)
[10]激光复合探测技术研究[J]. 周中亮,应家驹,何永强,周冰. 激光与红外. 2010(09)
博士论文
[1]激光对抗中的告警和欺骗干扰技术[D]. 张英远.西安电子科技大学 2012
硕士论文
[1]相干型衍射光栅激光探测技术研究[D]. 黄艳飞.中北大学 2014
[2]四象限探测器噪声测试系统设计及其应用研究[D]. 周洪伟.西安电子科技大学 2013
[3]基于象探测器的光斑中心定位算法研究[D]. 陈梦苇.武汉理工大学 2012
[4]基于四象限探测器的高精度定位算法研究[D]. 孙晓林.大连海事大学 2012
[5]激光告警多路信号同步控制系统研究[D]. 杨帆.长春理工大学 2009
本文编号：3721431
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 激光告警系统组成
1.3 激光告警系统分类
1.3.1 光谱识别型
1.3.2 相干探测型
1.3.3 散射探测型
1.3.4 激光告警系统性能对比
1.4 课题研究内容及章节安排
2 系统设计与实现
2.1 系统整体设计方案
2.2 光电探测器的选择
2.2.1 电荷耦合器件(CCD)
2.2.2 位置敏感器件(PSD)
2.2.3 四象限探测器(QD)
2.3 光学系统设计
2.3.1 视场分割原理
2.3.2 光斑尺寸的确定
2.3.3 光学系统设计指标
2.3.4 光学系统设计结果
2.4 硬件设计与实现
2.4.1 信号放大电路
2.4.2 信号采集与处理电路
2.4.3 人机交互与声光报警电路
2.5 嵌入式软件的实现
2.5.1 FPGA开发
2.5.2 MCU开发
2.6 系统外观结构设计
2.7 本章小结
3 系统算法设计与实现
3.1 编码探测算法设计与实现
3.1.1 水平方向编码模型
3.1.2 俯仰方向编码模型
3.2 高精度定位算法设计
3.2.1 基于能量均匀分布光斑的定位算法
3.2.2 基于能量高斯分布光斑的定位算法
3.3 高精度定位算法实现
3.3.1 数据库的建立
3.3.2 ROM查找表实现
3.4 系统探测的流程
3.5 本章小结
4 实验与数据分析
4.1 实验前期工作
4.1.1 光学系统调焦
4.1.2 光斑中心与光敏面中心对准
4.2 高精度定位验证
4.3 全方位探测验证
4.3.1 视场重叠验证
4.3.2 探测角度验证
4.4 实时告警和告警结果可视化验证
4.5 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光告警散射截获半径评估建模与仿真[J]. 姚梅,张乐,陈洁,郭豪. 激光与红外. 2017(02)
[2]基于二维激光告警的闪耀光栅设计[J]. 张瑞,王志斌,温廷敦,张敏娟,李克武. 红外与激光工程. 2016(10)
[3]基于激光告警的脉冲信号接收与处理方法研究[J]. 柴源,阮鹏,孙翠翠,张玉梅. 赤峰学院学报(自然科学版). 2016(17)
[4]四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法[J]. 唐彦琴,顾国华,钱惟贤,陈钱,张骏. 红外与激光工程. 2017(02)
[5]现代战争中的光电对抗技术分析[J]. 徐思宁,王世立,管卫亮,程威敏. 红外. 2014(04)
[6]均匀分割视场的多窗口激光告警接收头设计[J]. 田二明,张记龙,王志斌,李世伟. 中北大学学报(自然科学版). 2013(03)
[7]漫反射激光的全向激光告警空间位置关系分析[J]. 张维安,王龙,周玉龙. 应用光学. 2011(06)
[8]激光告警装备的发展现状与趋势分析[J]. 陈宁,王兵,陈兆兵. 舰船电子工程. 2011(07)
[9]激光告警与激光干扰技术的发展[J]. 淦元柳,李朝荣. 舰船电子工程. 2010(12)
[10]激光复合探测技术研究[J]. 周中亮,应家驹,何永强,周冰. 激光与红外. 2010(09)
博士论文
[1]激光对抗中的告警和欺骗干扰技术[D]. 张英远.西安电子科技大学 2012
硕士论文
[1]相干型衍射光栅激光探测技术研究[D]. 黄艳飞.中北大学 2014
[2]四象限探测器噪声测试系统设计及其应用研究[D]. 周洪伟.西安电子科技大学 2013
[3]基于象探测器的光斑中心定位算法研究[D]. 陈梦苇.武汉理工大学 2012
[4]基于四象限探测器的高精度定位算法研究[D]. 孙晓林.大连海事大学 2012
[5]激光告警多路信号同步控制系统研究[D]. 杨帆.长春理工大学 2009
本文编号：3721431
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3721431.html
