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《提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第10卷第3期光学精密工程Vol.10No.32002年6月OpticsandPrecisionEngineeringJun.2002文章编号10042924X(2002)0320300204提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法111,2宋建中,韩广良,顾海军(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130022;2.吉林大学通信学院,吉林长春130022)摘要:介绍了提高外场脉冲激光光斑测量距离的两个关键技术:CCD电子快门预测和背景相减技术,并给出了提高白天外场脉冲激光光斑的测量距离的试验效果,在激光制导
2、武器系统和激光告警系统的研制中都有重要的意义。影响白天外场对脉冲激光光斑的测量距离的主要原因是激光光斑被淹没在阳光照射的背景里,不能提取光斑图像。设法让电子快门的触发脉冲在每个激光脉冲到来前的固定时间间隔产生,保证CCD捕捉到光斑的全部能量,从而可以使CCD输出最亮的光斑图像。另一方面,在激光没有照射时,采集一帧图像作为背景,让激光照到靶板后的图像与背景图像相减,结果只在光斑照到的位置处有不同。在相减后的图像中,使激光光斑突出。试验证明采用本文介绍的技术明显地提高了外场脉冲激光光斑测量距离。关键词:电子快门预测;背景相减;
3、激光光斑测量中图分类号:TN247文献标识码:A景下,远距离测量可能探测不到激光光斑。另外,1引言脉冲激光的脉宽约10ns,瞬间就消失了,通常的电视图像采集方法采不到完整的光斑图像。因此在激光制导武器系统中,导引头实际跟踪的采用电视测量方法在外场测量远距离的脉冲激光是脉冲激光光斑的能量分布重心。实际的激光光光斑必须解决两个问题:一是在强烈阳光背景下斑能量分布与激光器的模式和质量有关,再加上提取激光光斑图像;二是预测光斑回波的时间,提大气传输的影响更加剧了光斑能量分布的不均匀前打开电子快门,采集到完整的激光光斑图像。性。因此
4、,精确测量远距离脉冲激光光斑的能量本文针对上述两个问题,介绍我们的研究成分布重心对研制激光制导武器有重要的意义。果。要同时测量激光光斑的照准精度和能量分布,采用电视测量方法对激光光斑图像进行测量2异步触发电子快门是一种较好的办法。电视测量法采用一台CCD摄像机配以合适的光学系统,在远距离上以一定CCD正常工作时要求每个像元构成一个单的倾角拍摄靶板(或被照目标)及照射到靶板(或独的势井,势井彼此之间由势垒隔开,电荷由一个被照目标)上的激光光斑的图像,然后用计算机像元转移到另一个像元就是靠在时钟的控制下势进行图像分析处理,输出
5、测量结果。这种方法把垒按照顺序移动来实现的。衬底漏极以帧频移走光斑和目标靶的图像一起摄下来由计算机去处电荷,当超量的电位加到每个像元下面的衬底上理,操作简单,使用维护方便,可重复使用,具有灵时,势垒被消除,将电荷泄放到漏极,如图1所示。活性和先进性。这种泄放可以对所有的像元同时进行。由于白天里激光光斑会淹没在强烈的阳光背在异步快门方式下,要提供一个用作复位的收稿日期:2001211201;修订日期:2002203206第3期宋建中,等:提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法301负极性的触发脉冲和一个锁相用的负极性的行驱就
6、可以使用固定的同频脉冲去产生电子快门触发动信号(外HD)。当加上复位脉冲时,CCD摄像脉冲,只要保证两个信号的相位关系即可。但是,机用复位脉冲的下降沿锁住下一个行驱动脉冲,实际上对激光脉冲频率的测量是有误差的。这个并且立刻将场同步定时器复位,因此,水平方向的误差经过多次积累可能使预测的超前相位T1变相位关系不会被打乱。同时,用复位脉冲的下降大或变小,最终造成T1超过正常工作的允许范沿产生一个放电脉冲,电荷传输的门控脉冲围。因此,必须实时修正,消除因积累而产生的误(SG)和放电脉冲的时间间隔就是CCD电子快门差。的曝光时间,
7、其时序图如图2所示。在实际的频率测量的过程中,要求激光脉冲信号具有周期性,开始至少要有2个“1”,并且在编码过程中的连续“0”不能太多。图1CCD电子快门的原理示意图Fig.1PrinciplesketchmapofaCCDshutter.图3预测脉冲的时序图Fig.3Timingofthetriggerpulsepre-estimated.频率测量的具体过程是:利用89C51外中断1实现外来激光脉冲的监视,并记录是第几个脉冲,在第一次脉冲来时开启定时器1,用第二次脉冲来关闭定时器1。在定时器1的中断程序里记录相邻两次脉冲
8、的间距,并计算出信号频率,将其图2异步电子快门的时序图等效为一个定时器溢出的次数,根据此值进行预Fig.2Timeorderoftheasynchronousshuttermode.测。3电子快门的预测4背景相减被测激光的脉宽只有10ns,利用接收到的激为了在强烈阳光照射下提取激光光斑的图光回波产生的触
