基于四象限探測器的高精度定位算法的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的逐步發(fā)展,在目標(biāo)方位測量、末制導(dǎo)武器、激光通信與準(zhǔn)直等諸多領(lǐng)域?qū)τ谀繕?biāo)的跟蹤和定位精度的要求越來越高。本課題主要對常用于定位系統(tǒng)的四象限探測器(QD)的特性進(jìn)行分析,因其具有低噪聲、高靈敏度和高帶寬等特點(diǎn),在目標(biāo)跟蹤、定位以及準(zhǔn)直系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。
　　 本課題來源于實(shí)際工程項(xiàng)目“基于QD的位移測量系統(tǒng)研制”,該項(xiàng)目主要由基于QD的位移測量系統(tǒng)誤差校正方法研究、基于QD的高精度定位算法研究、基于QD的位移測量系統(tǒng)的裝

2、置研制三個部分組成,本課題承擔(dān)的是第二部分的研究內(nèi)容,基于QD的高精度定位算法研究。
　　 本課題首先對QD的工作原理以及定位原理進(jìn)行研究,從理論上分析了影響QD定位精度因素。目前,通用的QD定位算法在對光斑中心進(jìn)行定位時,采用的光斑的能量分布模型一般為均勻的,并且對于誤差信號與光斑位置之間的關(guān)系采取線性近似的處理方法。利用Matlab對此算法進(jìn)行仿真分析得出算法本身產(chǎn)生的誤差對定位精度的影響占據(jù)主導(dǎo)地位。針對通用定位算法存在的

3、不足,本論文在研究通用算法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于高斯光斑模型的高精度定位算法,用于準(zhǔn)確、快速的探測光斑位置信息。
　　 本論文詳細(xì)闡述了高精度定位算法的原理和具體實(shí)現(xiàn)過程,并利用Matlab對算法進(jìn)行仿真。通過對兩種算法的仿真結(jié)果分析得出,在利用QD進(jìn)行目標(biāo)跟蹤定位時,高精度定位算法的精度小于0.2μm,相比于通用算法170μm的誤差得到了很大的提高。
　　 采用QD系統(tǒng)進(jìn)行光斑中心位置定位時,器件的性能和探測精度不止