基于PSD的炸点空间位置测量系统设计
发布时间：2022-02-20 08:45
目标空间三维位置检测在光电测量领域中占据着不可替代的地位,炸点位置检测也逐渐成为军事装备科研生产中重要的环节。为了克服现有炸点位置测量技术存在响应速度慢、精度低、系统复杂的缺陷,本文设计了一种基于PSD的炸点空间位置测量系统。具体采用位置敏感探测器PSD作为传感器,炸点的有效光信号经过会聚镜头分别成像在两个PSD的光敏面上,经过信号处理电路得到有效光点的二维像坐标,结合两个PSD传感单元之间已知的相对位置关系就可以解算得到炸点的空间三维坐标。本文的研究内容和工作主要包括:1.提出了采用双PSD传感器的炸点空间位置测量方法,研究了平行光轴空间位置测量理论模型并完成了光学成像系统的相关参数计算,在此基础上提出了系统的总体测量方案。2.设计了基于PSD半导体原理的信号处理电路,以及基于USB（ARM）控制系统结合复杂可编程逻辑器件CPLD的嵌入式系统,该系统作为中央控制单元完成了采集过程中的信号控制与切换、数据存储与解算等步骤。同时为了满足测量需要,设计并调试了测量辅助单元和标定测试单元。3.开发了基于USB（ARM）控制系统的CPLD逻辑控制时序,完成了下位机与上位机的软件编程,实现了人机...
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 PSD的发展现状及应用领域
1.2.1 国内外PSD的发展现状
1.2.2 PSD的具体应用领域
1.3 PSD测量中去除背景光和暗电流的方法
1.4 论文主要工作内容
第2章 测量系统原理与方案设计
2.1 测量系统的技术要求
2.2 PSD基本特性
2.2.1 PSD的基本工作原理
2.2.2 PSD的基本结构
2.2.3 PSD的性能指标
2.3 基于双PSD的炸点空间位置测量理论模型
2.3.1 双PSD平行光轴测量理论模型
2.3.2 双PSD交汇光轴测量理论模型
2.4 测量系统总体方案设计
2.5 本章小结
第3章 系统结构与硬件设计
3.1 光电探测单元设计
3.1.1 光电探测器的选型
3.1.2 成像镜头的选型
3.1.3 光学成像系统参数计算
3.1.4 信号处理电路
3.2 中央控制单元设计
3.3 测量辅助单元设计
3.4 标定测试单元设计
3.4.1 高功率LED的选型
3.4.2 闪光控制器
3.4.3 成像镜头焦距的标定
3.4.4 PSD探测器间距的标定
3.4.5 位置参考点的标定
3.5 本章小结
第4章 控制单元与软件设计
4.1 主控系统
4.1.1 USB控制系统
4.1.2 ARM控制系统
4.2 CPLD逻辑控制单元
4.2.1 AD转换控制时序
4.2.2 FIFO缓存控制时序
4.3 下位机程序设计
4.3.1 USB固件编程框架
4.3.2 下位机程序
4.4 上位机软件设计
4.5 本章小结
第5章 实验与误差分析
5.1 系统预置实验
5.1.1 系统噪声检测实验
5.1.2 系统响应速度检测实验
5.1.3 系统稳定性验证实验
5.2 位置测量实验
5.3 误差分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单PSD的目标空间位姿测量方法[J]. 黄战华,张亚男,方石,蔡怀宇. 光子学报. 2018(09)
[2]空间载荷中利用调制光源去除PSD背景光影响的方法[J]. 杨鲁新,董文博. 载人航天. 2018(01)
[3]Remote-controlled flexible pose measurement system and method for a moving target in wind tunnel[J]. Wei LIU,Xin MA,Ling CHEN,Zhenyuan JIA,Weixiao LIU,Xiao LI,Jiakun ZHANG,Jiwen LU. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(01)
[4]一种多基阵炸点声源定位系统设计[J]. 郭淳,李锦明,高根伟. 电子器件. 2017(04)
[5]非合作目标姿态测量的嵌入式算法[J]. 吴斌,叶东,张鑫,赵振庆. 光学精密工程. 2016(11)
[6]基于位置敏感器件的高精度激光位置检测系统[J]. 程智,董登峰,周维虎,刘鑫. 激光与光电子学进展. 2016(08)
[7]应用位置敏感探测器检测平面度的方法研究[J]. 韩金玉,王守志. 组合机床与自动化加工技术. 2016(07)
[8]电视经纬仪测试地面多炸点数据处理方法研究[J]. 张亚辉,张其霄,朱望飞,冯松,尚书贤,付佳宁. 应用光学. 2016(02)
[9]双线扫描CCD测量远距离闪光点平均高度[J]. 蔡怀宇,杨光,李秀明,朱猛,黄战华. 光电工程. 2015(05)
[10]基于PSD的静电悬浮位置测量与控制系统设计[J]. 代斌,孙志斌,王飞龙,翟光杰. 传感器与微系统. 2015(03)
博士论文
[1]复杂环境下光电目标探测若干关键技术研究[D]. 耿利祥.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]太阳能光伏发电PSD跟踪技术研究[D]. 史春玉.山东理工大学 2017
[2]基于双PSD的工业机器人标定技术研究[D]. 种垒.长春理工大学 2017
[3]基于TDOA的靶场弹炸点定位问题研究[D]. 俞燕忠.浙江大学 2017
[4]基于BP神经网络的PSD非线性校正算法研究[D]. 华雨.南京理工大学 2017
[5]基于PSD的高速铁路路基冻胀远程监测系统[D]. 邬成健.北京交通大学 2016
[6]声学炸点测量系统研究[D]. 赵芮.哈尔滨工业大学 2016
[7]空中炸点三维坐标定位技术研究[D]. 贾添丹.西安工业大学 2016
[8]群发炮弹炸点自动识别与定位技术研究[D]. 程君.华中科技大学 2016
[9]基于DSP平台的位姿解算算法研究[D]. 冯禹.天津大学 2016
[10]基于PSD的自动校炮技术研究[D]. 陈冉.南京理工大学 2013
本文编号：3634685
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 PSD的发展现状及应用领域
1.2.1 国内外PSD的发展现状
1.2.2 PSD的具体应用领域
1.3 PSD测量中去除背景光和暗电流的方法
1.4 论文主要工作内容
第2章 测量系统原理与方案设计
2.1 测量系统的技术要求
2.2 PSD基本特性
2.2.1 PSD的基本工作原理
2.2.2 PSD的基本结构
2.2.3 PSD的性能指标
2.3 基于双PSD的炸点空间位置测量理论模型
2.3.1 双PSD平行光轴测量理论模型
2.3.2 双PSD交汇光轴测量理论模型
2.4 测量系统总体方案设计
2.5 本章小结
第3章 系统结构与硬件设计
3.1 光电探测单元设计
3.1.1 光电探测器的选型
3.1.2 成像镜头的选型
3.1.3 光学成像系统参数计算
3.1.4 信号处理电路
3.2 中央控制单元设计
3.3 测量辅助单元设计
3.4 标定测试单元设计
3.4.1 高功率LED的选型
3.4.2 闪光控制器
3.4.3 成像镜头焦距的标定
3.4.4 PSD探测器间距的标定
3.4.5 位置参考点的标定
3.5 本章小结
第4章 控制单元与软件设计
4.1 主控系统
4.1.1 USB控制系统
4.1.2 ARM控制系统
4.2 CPLD逻辑控制单元
4.2.1 AD转换控制时序
4.2.2 FIFO缓存控制时序
4.3 下位机程序设计
4.3.1 USB固件编程框架
4.3.2 下位机程序
4.4 上位机软件设计
4.5 本章小结
第5章 实验与误差分析
5.1 系统预置实验
5.1.1 系统噪声检测实验
5.1.2 系统响应速度检测实验
5.1.3 系统稳定性验证实验
5.2 位置测量实验
5.3 误差分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单PSD的目标空间位姿测量方法[J]. 黄战华,张亚男,方石,蔡怀宇. 光子学报. 2018(09)
[2]空间载荷中利用调制光源去除PSD背景光影响的方法[J]. 杨鲁新,董文博. 载人航天. 2018(01)
[3]Remote-controlled flexible pose measurement system and method for a moving target in wind tunnel[J]. Wei LIU,Xin MA,Ling CHEN,Zhenyuan JIA,Weixiao LIU,Xiao LI,Jiakun ZHANG,Jiwen LU. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(01)
[4]一种多基阵炸点声源定位系统设计[J]. 郭淳,李锦明,高根伟. 电子器件. 2017(04)
[5]非合作目标姿态测量的嵌入式算法[J]. 吴斌,叶东,张鑫,赵振庆. 光学精密工程. 2016(11)
[6]基于位置敏感器件的高精度激光位置检测系统[J]. 程智,董登峰,周维虎,刘鑫. 激光与光电子学进展. 2016(08)
[7]应用位置敏感探测器检测平面度的方法研究[J]. 韩金玉,王守志. 组合机床与自动化加工技术. 2016(07)
[8]电视经纬仪测试地面多炸点数据处理方法研究[J]. 张亚辉,张其霄,朱望飞,冯松,尚书贤,付佳宁. 应用光学. 2016(02)
[9]双线扫描CCD测量远距离闪光点平均高度[J]. 蔡怀宇,杨光,李秀明,朱猛,黄战华. 光电工程. 2015(05)
[10]基于PSD的静电悬浮位置测量与控制系统设计[J]. 代斌,孙志斌,王飞龙,翟光杰. 传感器与微系统. 2015(03)
博士论文
[1]复杂环境下光电目标探测若干关键技术研究[D]. 耿利祥.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]太阳能光伏发电PSD跟踪技术研究[D]. 史春玉.山东理工大学 2017
[2]基于双PSD的工业机器人标定技术研究[D]. 种垒.长春理工大学 2017
[3]基于TDOA的靶场弹炸点定位问题研究[D]. 俞燕忠.浙江大学 2017
[4]基于BP神经网络的PSD非线性校正算法研究[D]. 华雨.南京理工大学 2017
[5]基于PSD的高速铁路路基冻胀远程监测系统[D]. 邬成健.北京交通大学 2016
[6]声学炸点测量系统研究[D]. 赵芮.哈尔滨工业大学 2016
[7]空中炸点三维坐标定位技术研究[D]. 贾添丹.西安工业大学 2016
[8]群发炮弹炸点自动识别与定位技术研究[D]. 程君.华中科技大学 2016
[9]基于DSP平台的位姿解算算法研究[D]. 冯禹.天津大学 2016
[10]基于PSD的自动校炮技术研究[D]. 陈冉.南京理工大学 2013
本文编号：3634685
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3634685.html
