四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法

为了提高四象限探测器在FPGA中实时激光光斑位置测量的精度,提出了一种基于高斯分布的光斑中心定位算法。首先,四象限探测器光敏面上分布的激光光斑采用高斯分布模型等效。结合探测器的工作原理,合理设置高斯积分区间,计算出呈高斯分布的光斑在探测器各象限内的光能量,从而对应各象限输出的光电流,得到包含光斑位置信息的正态分布关系式。再通过标准正态分布表查询快速求解出光斑中心位置,将算法在硬件上实时地实现。最后,分别对基于高斯分布的定位算法和基于圆模型的传统算法进行仿真与实验验证。结果表明,基于高斯分布的定位算法的测量精度相较于传统算法提高了43.8%。由此证明基于高斯分布的定位算法能有效提高激光光斑中心位置测量精度。     

基于四象限探测器的光斑中心高精度定位算法

为了提高四象限探测器检测光斑中心位置的精度,降低现有算法的复杂度,提出了二段式多项式拟合算法。在光斑能量分布服从高斯分布模型的条件下,利用四象限探测器的对称性,简化数据的处理量,将拟合区间合理分为两段进行多项式拟合。同时,针对在拟合区间两端的拟合误差较大的现象进行了优化。仿真分析结果表明,当最高多项式次数为四次时,在原点附近区间,拟合误差仅为10-5mm数量级;在远离原点区间,拟合误差为10-4mm数量级。最后通过实验验证,证明了算法的可行性。     

象光斑和四象限探测器象限面积大小关系的理论研究

通过分析象光斑与四象限探测器象限面积大小关系的分析，发现在四象限探测器象限面积确定的情况下，象光斑的大小对有效可测范围有很大的影响，合理选择象斑大小十分重要。根据四象限探测器光电二极管面积选择了象光斑面积之后，根据设计的物距就可以确定出合理的接收透镜直径和焦距。     

基于四象限探测器的激光光斑中心定位算法

为了提高用于激光半主动导引系统的四象限探测器对激光光斑中心定位的精度,分析了四象限探测器的定位原理,并对不同光斑模型下常用的定位算法进行了仿真分析.在对传统定位算法进行分析的基础上,针对高斯光斑模型下定位算法的不足,结合标准正态分布的特点,对高斯光斑模型下的定位算法进行了合理的改进.通过仿真分析和设计的实验验证,结果表...     

自由空间激光通信四象限探测器性能研究

在自由空间激光通信中,精跟踪单元的探测器经常选用四象限探测器(QD),探测器的性能影响跟踪精度,为了研究四象限探测器在不同条件下的性能,提出变步长的方法,分析光斑大小对动态范嗣和探测灵敏度的影响情况,在满足仿真精度的前提下,缩短了仿真时间.在光斑能量服从高斯分布的情况下,分析背景光、光电响应度和死区对动态范围和探测灵敏度的影响,特别研究非均匀背景光的影响.结果表明,随着光斑半径的增加,光斑位置检测的动态范围在增大,位置探测灵敏度在降低.相同光斑半径条件下,对于服从艾里分布的光斑的位置探测灵敏度高于服从高斯分布的光斑,而动态范围小于后者,非均匀背景光对探测器性能的影响比均匀背景的影响大.     

基于Infinite integral的四象限探测器光斑位置检测算法

为了进一步提高基于四象限探测器的半主动式激光导引头的目标定位精度,本文以高斯分布的圆形光斑作为入射光斑模型,提出了一种基于Infinite integral拟合方法的改进算法(GII)。在Infinite integral拟合算法的基础上,考虑了外部光能和死区带来的误差影响,采用最小二乘法获得最佳拟合的解析表达式。为了简化算法的计算量,对部分解析表达式进行分段式多项式拟合,优化拟合区间,并得到GII算法的解析表达式。GII算法相较于传统Infinite integral拟合算法和8次多项式拟合法,精度大幅度提升。仿真和实验表明,该算法在确保良好实时性的同时,能增加四象限探测器的有效探测范围,提高不同光斑半径下四象限探测器的定位精度,为战场环境下精准激光制导武器的发展提供了理论参考。     

四象限探测器高精度定位算法研究

用于光斑中心位置计算的定位算法是影响四象限探 测器位置测量精度的主要因素之一。为了提高四象限光电探测器的定位精度,分析了目 前通用的质心算法计算 光斑中心的位置误差,提出了一种基于数据库查询的高精度光斑中心定 位算法。算法的原理为:在四象限探测器和光源特性已知的前提下,首先通过仿真方法建 立一个数据库;数据库中光斑中心位置和探测器各象限的电流比具有一一对应关系。实际使 用时,以实测的四象限探测器各象限的电流比为基础查找对应的光斑中心的位置。仿真分 析和实验验证结果同时表明,与通用的质心算法相比,新算法能将光斑中心位置的计算精度 提高10²数量级。这对于使用象限式探测器进行高精度位置测量具有重要 意义。     

基于四象限探测器进行太阳跟踪的偏差分析

为了实现基于四象限探测器的太阳自动跟踪,首先分析了四象限光电探测器工作原理,并说明了选择四象限探测器的依据,介绍了使用四象限探测器进行太阳跟踪的装置,深入研究了太阳光斑几何位置与小孔光阑、四象限探测器安装位置可能存在的偏差影响,对四象限探测器与Ⅰ-Ⅴ转换电路系统进行了一致性分析,评价了一致性对跟踪精度的影响,最后介绍了跟踪时四象限探测器电压值存在偏差的原因和合理性.实验证明,基于四象限探测器的跟踪装置适用于高精度太阳跟踪.     

大气湍流对象限探测器光斑检测的影响

大气湍流运动频率一般在几赫兹到几百赫兹之间变化,激光在大气中传输时将受到此种运动的调制,调制的结果将对接收到的光斑能量分布形式与光斑形状产生影响,光斑能量与形状的变化将对象限探测器(QD)的输出产生影响.设计了一种湍流环境下的光斑检测后续处理电路,该电路使用两级增益系统,初级增益主要抑制噪声,二级增益使用可变增益放大,实现对象限探测器输出信号的有效放大与处理.搭建实验系统来完成湍流环境下的器件性能测试,当测试距离为830 m时,完成不同信噪比、光宽大小、调制信号对探测器影响的测试;当测试距离为12.5 km时,象限探测器没有细分能力,噪声占据整个光敏面,失去光斑检测的能力,使用数字滤波可以提高其细分能力.     

四象限探测器组件在激光制导技术中的应用

讨论了象限探测器在激光制导技术中的应用,简述了四象限探测器及其组件用于激光制导的工作原理,以及激光半主动制导系统对四象限探测器组件的特殊要求,介绍了一种实用的激光半主动制导用四象限激光探测器组件.     

基于四象限探测器的互瞄技术研究

空间位置传感中互瞄精度是影响全景立体相机和 激光雷达联合标定的主要因素,针对目前通用的望远镜互瞄十字丝法 精度瞄准过程繁 琐及操作难度大等问题,提出了利用激光器和四象限光电探测器实现两台仪器间互瞄的 新方法。在两台需要互瞄的仪器 设备上分别安装一个激光发射器、四象限探测器及粗瞄器,通过粗瞄使激光光束照射到 四象限探测器光敏面上, 根据四象限探测器4个象限电压输出得到光斑中心相对于光敏面中心的偏移量,通过适当调 整仪器位置姿态实现互 瞄对准。仿真分析和实验结果表明,四象限探测器的对准精度可满足仪器间互瞄的要求,相 比于望远镜互瞄十字丝法操作简便,为联合标定提出了一种新思路。     

四象限探测器测角算法分析与改进

四象限探测器测角误差是影响激光跟踪系统精度的关键,因此算法设计是提高跟踪系统跟踪精度的根本。首先分析了消除光学系统四象限探测器测角误差的几种算法,随后在不考虑非均匀性的影响下的条件下,提出了将插值法和传统算法相结合的一种改进算法,测角误差能控制在0.1°之内且容易实现。     

Multiple spot diffusing geometries for indoor optical wireless communication systems

In order to improve the performance of indoor optical wireless communication links, two multispot diffusing geometries based on diamond and line strip spot distribution geometries are proposed, analysed and compared to the known uniform spot distribution. Such geometries combine the advantages of the diffuse and the line‐of‐sight systems, giving great robustness and ease of use. The novel line strip multibeam transmitter geometry has resulted in a receiver signal‐to‐noise ratio (SNR) improvement of about 4 dB compared to the conventional diffuse system as well as a significant reduction in the pulse spread. Simulation and comparison results for both the conventional diffuse system and the three multispot diffusing geometries are presented. Further, pulse responses, SNR, and delay spread results at various locations are presented. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

An effective timing characterization method for an accuracy-proved VLSI standard cell library

This paper presents a method of tailoring the characterization and modeling timing of a VLSI standard cell library. The paper also presents a method to validate the reasonability of the value through accuracy analysis. In the process of designing a standard cell library, this method is applied to characterize the cell library. In addition, the error calculations of some simple circuit path delays are compared between using the characterization file and an Hspice simulation. The comparison results demonstrate the accuracy of the generated timing library file.     

改进阈值分割的光斑中心定位方法

光斑定位精度是激光通信瞄准、捕获、跟踪(APT)系统的重要指标,而传统的光斑定位算法,面临定位精度低,抗干扰能力差,实时性差等问题。为了满足激光通信APT系统光斑高精度定位的需求,提出一种改进的激光光斑中心定位方法。该方法通过改进阈值分割,降低了噪声干扰,提高了光斑定位精度。结果表明,与传统的阈值分割方法相比,光斑中心计算精度提高了25%以上,是一种可行的光斑中心定位方法。     

刀口法测平顶光斑和高斯光斑半径的新算法

为了测量平顶光斑和高斯光斑的半径,采用刀口法进行了理论分析和实验验证,并且提出了新的迭代算法。刀口的间距与光斑半径存在正比关系,求出了相应的比例系数。在实际测量中,测得刀口的间距后再乘上相应的系数就可以得到光斑半径。结果表明,将迭代法进行推广,可用于求任意已知强度分布式的光斑半径。     

精确拟合两种薄膜的光学常数及其应用

研究了一种新的研究薄膜光学参数的方法,在同一基片上沉积两种薄膜,可以同时对这两种薄膜材料进行参数拟合。通过材料实验与光谱测试,基于柯西公式拟合得到了两种薄膜在可见与近红外波段的光学参数。将获得的薄膜参数应用到透450～600、反650～800滤光膜的设计与制备中,结果表明,用该方法获取的薄膜材料参数具有较高的准确性。     

新型全数字三相SPWM信号产生芯片的设计与实现

针对电力电子领域的需要,自行研制了一种新型三相正弦脉宽调制信号产生芯片.该芯片采用了改进的直接数字频率合成算法、流水线结构与ROM分时复用技术,保证了芯片的高性能和速度,节省了芯片面积.芯片系统时钟可达24MHz,输出信号的范围为DC到4kHz,精度为65536级,控制功能齐全.采用0.35μm COMS工艺流片,测试结果显示芯片达到设计指标.