基于905nm激光的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、激光跟蹤系統(tǒng)因其跟蹤精度高，抗干擾能力強(qiáng)在激光雷達(dá)技術(shù)中獲得廣泛的應(yīng)用。即便如此，目前廣泛應(yīng)用的基于1.06μm固體激光器的跟蹤系統(tǒng)因其能量轉(zhuǎn)化率低，對人眼威脅較大，直接影響了激光跟蹤系統(tǒng)的實(shí)用性和安全性。而基于10.6μm的CO2激光器也因?yàn)槠漭^大的體積以及對制冷設(shè)備的依賴而受到了應(yīng)用限制。激光跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用于現(xiàn)代城市建設(shè)、野外工程規(guī)劃、大型機(jī)械對接定位、大型建筑變形監(jiān)測等方面時(shí)，要求跟蹤系統(tǒng)對人眼相對安全，對能源的依賴性較低。與傳統(tǒng)固

2、體激光器相比，905nm半導(dǎo)體激光器能量轉(zhuǎn)化率高，其激光對人眼相對安全，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)的不足。針對這一特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一套基于905nm半導(dǎo)體激光器的激光跟蹤系統(tǒng)，并在指示系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)以及系統(tǒng)性能方面進(jìn)行了研究。
　　本文對激光跟蹤的工作原理、激光跟蹤過程進(jìn)行了研究，對探測精度、跟蹤性能有重要影響的大氣湍流、系統(tǒng)噪聲也做了詳細(xì)分析；并尋找到了解決問題方案，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。對四象限探測器做了深入的研究，對其結(jié)構(gòu)、算法

3、、進(jìn)行了分析和比較。分析了光斑大小對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
　　半導(dǎo)體激光器體積小、能耗低、壽命長，但激光光束發(fā)散角較大，通過軟件設(shè)計(jì)一套簡單實(shí)用的激光光束準(zhǔn)直系統(tǒng)。利用兩個(gè)相互垂直的柱透鏡對激光光束質(zhì)量進(jìn)行校正，使其能夠滿足激光跟蹤系統(tǒng)對指示光光斑質(zhì)量的要求。
　　通過對跟蹤系統(tǒng)原理的分析，利用905nm半導(dǎo)體激光器作為指示光源，設(shè)計(jì)制作了一套較精確的四象限光電定位跟蹤系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的跟蹤噪聲進(jìn)行了分析和統(tǒng)計(jì)，提出了解決方案。

4、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了解決方案的可行性。
　　通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析，證明該跟蹤系統(tǒng)不但體積小而且精度較高，穩(wěn)定工作時(shí)間長，跟蹤效果較好，跟蹤誤差<2.5mrad。整個(gè)系統(tǒng)對移動(dòng)目標(biāo)也有較好的跟蹤能力。通過移動(dòng)指示光源的方法來測試跟蹤系統(tǒng)的跟蹤速度，當(dāng)探測器與目標(biāo)距離8m時(shí)，指示光移動(dòng)速度可達(dá)15cm/s而不丟失目標(biāo)，跟蹤角速度約1.1o/s。利用VB編寫了跟蹤控制界面，擁有良好的人機(jī)交互界面，對激光跟蹤系統(tǒng)在人口密集區(qū)域的應(yīng)用提供的一定