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1、第30卷第8期四川兵工学报2009年8月基于半导体激光器的车载红外夜视系统设计1232许涛,赵志旺,曹林,李龙(1.91917部队,北京102401;2.重庆通信学院研究生队,重庆400035;3.61906部队,河北廊坊065001)摘要:介绍了一种基于半导体激光器的红外夜视系统,该系统以半导体激光器为红外发射装置,以单片机PIC16F877为核心完成数据采集和系统控制,并利用MAX487完成单片机之间的串行通信.给出了系统硬件设计方法并进行了实验.实验结果证明了系统的实用性.关键词:红外夜视仪;半导体激光发射器;单片机;通信电路中
2、图分类号:U463.65文献标识码:A文章编号:1006-0707(2009)08-0023-04随着汽车市场的快速发展和安防意识的日益强化,人像清晰、对比度高、不易受背景光的影响等优点,可对远、们对汽车安全保障技术的要求也越来越高.现有汽车照明小、暗目标或其局部进行照明,以减小背景辐射的影响,提系统在雪夜、雪天或大雾等能见度较低的情况下视距不高系统对远、小、暗目标的精确跟踪和成像测量能力,并且远、效果不佳的弊病则成为了汽车行驶的安全隐患之一.在造价上也远低于被动红外照明系统,因此已成为当前车更为严重的是,在夜晚行车时,驾驶员通常会被对方车辆载夜
3、视设备研究的热点.根据上述分析,可选择对主动式的灯光干扰,故极易导致车祸的发生.而夜视系统却可以红外夜视装置进行设计,并确定系统主要由控制器、云台[1]在黑暗中帮助驾驶员导航,使驾驶员在有灯光和黑暗两种部分和显示部分组成,其组成框图如图1所示.情况下都能看清驾驶环境.因此开发一种结构简单、性能其工作原理为:首先,控制器中的微处理器根据键盘稳定、可靠性好、适用性强的汽车红外夜视系统,具有重要接收到的指令,控制恒流源的工作,也就是说,当夜间需要的市场应用前景.夜视装置工作时,微处理器开启恒流源,驱动激光器发出红外激光,通过光纤送给云台部分的光学聚焦镜头,
4、并输1系统设计出给CCD图像探测器作为照明电源.然后,CCD图像探测器将探测到的目标图像转换为视频信号,并通过控制器传1.1总体设计送给LCD显示器,以提供给特种车辆驾乘人员.同时,驾乘根据照明光源的有无,车载红外夜视装置可分为被动人员还可根据观测目标的距离和方位情况,通过键盘调节和主动成像两种方式.被动成像依赖于目标或环境的发云台的水平和垂直方位,并调节摄像机光学镜头的参数.光,通过成像设备拾取微弱的光信号并最终成像,其本身这些指令通过通信端口送到云台解码器,使其收到命令后并不带照明用光源;而主动成像则外加了辅助照明光源,再分别控制云台电机和光
5、学镜头电机工作,以满足驾乘人通过接收探测目标反射回的光辐射并最终成像,故具有成员的观测需要,并保证成像的清晰度.图1车载主动式红外夜视装置组成收稿日期:2009-04-24作者简介:许涛(1964),男,河北人,工程师,主要从事通信装备技术研究.24四川兵工学报1.2激光器选择[3]合和间接耦合.直接耦合是把光纤端面加工成微透镜,由于半导体激光器制作技术不断提高,且具有光束质其具体方法是:首先在半导体激光器前加一段石英光纤,量好,亮度高等优点,因此成为了红外光源应用的首选.使其水平、垂直方向的发散角被压缩到20∀以下,压缩后的1.2.1
6、激光器波长光束由于光束均匀性差而不能直接使用,必须再用光纤对在选择激光器波长时应主要考虑夜间照明时是否有准出光端,采用半导体激光器光纤耦合的方法进行光束均[1]红曝!,以及红外光波长和摄像机的匹配效果.低照度匀化.最后再用激光焊机采用外壳平行封焊的方式将光纤黑白CCD摄像机光谱响应比较宽,在400~1100nm左右均焊接在管座上,并在尾管涂胶以保证其气密性.该方法工有不同程度的响应.同时,在同等功率下,半导体激光器峰艺简单、结构紧凑,系统光学元件数少,耦合效率高.[2]值波长越长,红曝!越弱;功率越高,红曝!越强.因此,1.2.3激光器恒流驱动电路
7、波长为808nm、860nm的激光器有较强的红曝!,故对红半导体激光器是一种高功率密度且具有极高量子效率曝!要求严格的远距离监控场合一般采用波长在900nm以的器件,但其对电冲击的承受能力却较差,故电流微小的变上的激光器;而915nm、940nm的激光器和摄像机光谱匹化将可能导致光功率输出的极大变化和器件参数(激射波配系数较高,特别是940nm波长的激光器,夜间基本无红长、噪声性能、模式跳动)的变化,危及器件的安全使用,因而曝!,因此本装置采用波长为940nm的激光器.对驱动电源电路的性能和安全保护有着很高的要求.1.2.2激光器耦合为此可选用DD
8、312作为驱动电路的芯片,它是一款专由于半导体激光光束为椭圆形,因此其光波导存在较为大功率LED所设计的单通
