面向航天器在軌對(duì)接的微距激光測(cè)距傳感器的研究.pdf

1、航天技術(shù)不斷發(fā)展，人類在太空中的活動(dòng)越來(lái)越多，有大量太空任務(wù)需要完成，例如空間設(shè)備的維護(hù)和廢棄衛(wèi)星的捕獲等。由空間機(jī)械臂代替宇航員完成空間任務(wù)，已經(jīng)成為航天工程研究的熱點(diǎn)?？臻g機(jī)械臂準(zhǔn)確完成任務(wù)的前提是能夠?qū)崟r(shí)、精確地檢測(cè)目標(biāo)的位置，當(dāng)機(jī)械臂距離任務(wù)目標(biāo)較遠(yuǎn)時(shí)，可以采用雷達(dá)、視覺(jué)等傳感方式對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行檢測(cè)，而當(dāng)距離特別近時(shí)，這些測(cè)量方法的精度和穩(wěn)定性是有限的。本文對(duì)近距離激光測(cè)距傳感器進(jìn)行研究，研制出一款高精度、高集成度的近距離實(shí)時(shí)測(cè)

2、距傳感器，并對(duì)之進(jìn)行了性能分析及實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文首先從光學(xué)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩部分對(duì)激光測(cè)距傳感器進(jìn)行了分析及設(shè)計(jì)。針對(duì)光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合任務(wù)要求，對(duì)光路及光學(xué)元件進(jìn)行了選擇，同時(shí)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出了用于光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)選的指標(biāo)，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)電氣系統(tǒng)，綜合分析各種控制器的特點(diǎn)，以FPGA作為傳感器的主控制器，用VHDL硬件語(yǔ)言對(duì)傳感器各模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了部分軟件功能的硬件化。其次對(duì)CCD像元細(xì)分算法進(jìn)行研究并提出

3、算法評(píng)價(jià)模型。為提高光斑中心的定位精度，提高傳感器的測(cè)量精度，搭建用于像元中心定位的Labview實(shí)時(shí)工作平臺(tái)，對(duì)多種像元細(xì)分算法進(jìn)行分析驗(yàn)證；為選擇最適于本傳感器系統(tǒng)的像元細(xì)分算法，建立用于像元細(xì)分算法優(yōu)劣判定的層次分析模型，并利用該模型，針對(duì)本文研制的傳感器，對(duì)二分法等四種像元細(xì)分算法進(jìn)行評(píng)價(jià)。然后對(duì)研制的傳感器的標(biāo)定方法進(jìn)行理論及實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)總裝完成的傳感器，為減小加工和安裝等系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，本文對(duì)傳感器的標(biāo)定方法進(jìn)行