激光告警系統(tǒng)作為激光對抗領域的重要組成部分,面對著激光測距機和激光制導武器等的威脅,它能夠快速探測來襲激光的方位信息,并同時進行聲光報警,從而能夠讓戰(zhàn)斗成員及時有效地對己方的軍事系統(tǒng)采取防御措施。針對目前激光告警系統(tǒng)在探測時存在不能同時兼顧高精度與大視場等問題,本課題在激光告警系統(tǒng)工作原理的基礎上,提出了基于四象限探測器的激光告警系統(tǒng),該系統(tǒng)具有高精度、全方位、實時告警和告警結果可視化等優(yōu)點。首先,在分析激光告警系統(tǒng)的組成及工作原理、對比目前現(xiàn)存激光告警系統(tǒng)的種類及特點的基礎上,提出了系統(tǒng)的整體設計方案,并通過比較三種常用的光電探測器,選取其中四象限探測器作為本告警系統(tǒng)的激光定位探測器件,然后在此基礎上,完成了光學系統(tǒng)、信號放大電路、數(shù)據(jù)采集電路、FPGA與MCU主控電路、人機交互與聲光報警電路以及整體系統(tǒng)外觀結構的設計。其次,為了實現(xiàn)系統(tǒng)全方位與高精度探測的目的,提出了編碼探測算法以及高精度定位算法。其中編碼探測算法,是通過分別建立系統(tǒng)水平方向和俯仰方向上的編碼探測模型,由此闡述實現(xiàn)全方位探測的設計思路與方案;高精度定位算法則是通過建立光敏面與光斑模型,以此模擬探測器對入射激光的整個... 

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的背景及意義
    1.2 激光告警系統(tǒng)組成
    1.3 激光告警系統(tǒng)分類
        1.3.1 光譜識別型
        1.3.2 相干探測型
        1.3.3 散射探測型
        1.3.4 激光告警系統(tǒng)性能對比
    1.4 課題研究內容及章節(jié)安排
2 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
    2.1 系統(tǒng)整體設計方案
    2.2 光電探測器的選擇
        2.2.1 電荷耦合器件(CCD)
        2.2.2 位置敏感器件(PSD)
        2.2.3 四象限探測器(QD)
    2.3 光學系統(tǒng)設計
        2.3.1 視場分割原理
        2.3.2 光斑尺寸的確定
        2.3.3 光學系統(tǒng)設計指標
        2.3.4 光學系統(tǒng)設計結果
    2.4 硬件設計與實現(xiàn)
        2.4.1 信號放大電路
        2.4.2 信號采集與處理電路
        2.4.3 人機交互與聲光報警電路
    2.5 嵌入式軟件的實現(xiàn)
        2.5.1 FPGA開發(fā)
        2.5.2 MCU開發(fā)
    2.6 系統(tǒng)外觀結構設計
    2.7 本章小結
3 系統(tǒng)算法設計與實現(xiàn)
    3.1 編碼探測算法設計與實現(xiàn)
        3.1.1 水平方向編碼模型
        3.1.2 俯仰方向編碼模型
    3.2 高精度定位算法設計
        3.2.1 基于能量均勻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 高精度定位算法實現(xiàn)
        3.3.1 數(shù)據(jù)庫的建立
        3.3.2 ROM查找表實現(xiàn)
    3.4 系統(tǒng)探測的流程
    3.5 本章小結
4 實驗與數(shù)據(jù)分析
    4.1 實驗前期工作
        4.1.1 光學系統(tǒng)調焦
        4.1.2 光斑中心與光敏面中心對準
    4.2 高精度定位驗證
    4.3 全方位探測驗證
        4.3.1 視場重疊驗證
        4.3.2 探測角度驗證
    4.4 實時告警和告警結果可視化驗證
    4.5 本章小結
5 總結與展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]基于二維激光告警的閃耀光柵設計[J]. 張瑞,王志斌,溫廷敦,張敏娟,李克武.  紅外與激光工程. 2016(10)
[3]基于激光告警的脈沖信號接收與處理方法研究[J]. 柴源,阮鵬,孫翠翠,張玉梅.  赤峰學院學報(自然科學版). 2016(17)
[4]四象限探測器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法[J]. 唐彥琴,顧國華,錢惟賢,陳錢,張駿.  紅外與激光工程. 2017(02)
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博士論文
[1]激光對抗中的告警和欺騙干擾技術[D]. 張英遠.西安電子科技大學 2012

碩士論文
[1]相干型衍射光柵激光探測技術研究[D]. 黃艷飛.中北大學 2014
[2]四象限探測器噪聲測試系統(tǒng)設計及其應用研究[D]. 周洪偉.西安電子科技大學 2013
[3]基于象探測器的光斑中心定位算法研究[D]. 陳夢葦.武漢理工大學 2012
[4]基于四象限探測器的高精度定位算法研究[D]. 孫曉林.大連海事大學 2012
[5]激光告警多路信號同步控制系統(tǒng)研究[D]. 楊帆.長春理工大學 2009



本文編號：3721431