基于激光传感器的目标探测系统开题报告

《基于激光传感器的目标探测系统开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)开题报告题目：基于激光传感器的目标探测系统的设计系别专业班级姓名学号导师2010年11月28日6一．毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）课题的背景及意义在工业生产及其他行业中，经常要对特定的目标进行目标探测，以实现某种控制。通常采用传感器对目标进行探测，然后把传感器的输出信号输出给单片机系统进行处理，最后用显示设备显示出当前的探测结果或者把探测结果传输给控制系统，然后由单片机或者输出系统做出某种预期的反应。（2）国内外相关研究情

2、况：目前国外利用激光传感器探测目标[1]这一技术已经比较成熟，该方法不管是在民用领域，还是军用方面都应经被广泛的应用。美国已经研制出一种新式激光传感器[2]，能在狙击手开枪之前便探测出他们的准确位置，使其无所遁形。这种叫Ｍｉｒａｇｅ的便携式双筒探测激光传感器由圣迭戈的多利松公司研制，可向１．２公里距离内的物体发出符合安全标准的散焦激光。当其发现枪或其他类似的武器装置发出的光后，便随即发回图像[3][4]，清楚显示狙击手的准确位置。同时，这种传感器还能测量出操作人员和目标之间的距离，并在取景器中显示

3、参数。Ｍｉｒａｇｅ采用的技术可将眼镜、玻璃窗等日常物品与潜在的目标区别开。因此，用Ｍｉｒａｇｅ很容易便可发现藏在１．２公里内的狙击手的位置；欧姆龙(OMRON)公司最近也推出E3C-LDA光电激光传感器，能为制造过程提供高性能的目标探测、定位和高分辨率检测，适用于半导体工业中的目标检测、汽车工业中的涂覆、胶粘、密封检测和组装以及纸包装业中的换纸检测等应用。该传感器头的焦点和光轴能通过精确的光束调整进行调节，易于进行远距离安装和精确操作。这种激光传感器提供三种激光束产品——点波束、线波束及面波束型，

4、探测距离高达1mm[5]，因而可安装在远离生产线移动物的位置，对目标实施精确探测。二．本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施（1）主要内容：基于激光传感器的目标探测系统的设计包含硬件设计和软件设计两部分。在硬件设计环节，主要研究利用激光传感器进行目标探测的原理，信号的模数转换电路以及单片机外围电路的硬件设计。在软件设计环节，首先要研究的内容是激光传感器的输出电压与目标的函数关系并建立数学模型，在此基础上，利用汇编语言或c51语言设计信号处理程序，并给出分析结果。要求探测范围为300

5、mm±100mm，目标最小直径为2mm。6（1）拟采用的研究方法：通过测量激光回波光强的方法，根据对光的反射强度不同，判断是否探测到目标。研究方案结构框架图：光强激光发射器探测目标区域放大电路光探测器A/D转换单片机数码管显示IU光强本课题的研究核心在于激光探测，即接收反射的激光并测量不同环境下激光反射回来的光强参数，进而进行筛选。激光探测的原理是由基准信号发生器产生的脉冲信号经过激励电路,激励激光器发出激光束,再通过发射光学系统发射出去，到达目标表面,产生的反射光入射到光探测器的光敏面上[6],

6、由光探测器将光信号转化为相应的电流或电压;再经后续放大、滤波等信号处理电路[7],获得需要的处理信号。将接收到的信号转换为电压信号，然后通过对反射回来的信号进行筛选，放大，再转换为数字信号，通过A/D转换器,经过MCS-51单片[8][9]机分析处理，输出结果，并实现某种控制。由于，激光探测的探测距离在300mm±100mm范围以内，距离比较近，因此，探测过程中，可以忽略空气介质对激光的干扰[9]，因此，光探测器上接收到的光强可以表示为：(1-1)式中，表示激光器发射出的激光光强[10]；表示目标

7、区域对光的反射率；表示激光探测器光敏面接收到的光强；由菲涅尔公式可知，对于正入射或者入射角很小的时候有，（1-2）其中为相对折射率，很容易证明菲涅尔公式有下面的简单形式：（1-3）6式中，为反射波和入射波的振幅比对于单色光平面波传播的基本方程，可以通过两种介质面传播的边值关系，以及由此得到的关于反射的公式，可以得出对于光波垂直入射到空气到物质面时，目标探测物的反射率的应为：（1-4）因此，由公式（1-1）、（1-2）、（1-3）和（1-4）便可以计算出反射光的光强即：（1-5）在这里至少有两个不同

8、的值，当有目标进入区域的时候，此时的是被探测物对光的反射率；当目标区域没有探测物的时候，此时代表目标区域背景对光的反射率；对于两组不同的，对应着两组不同的，然后通过单片机的分析处理，便可完成对目标的探测。光行进到两种媒质的分界面时，如果入射点处分界面的不平整程度比波长小得多，就可看作平滑分界面。光在平滑分界面上的反射为镜反射，或称单向反射。否则，为漫反射[11]。因此，对于本课题目标区域的背景的选用，拟选用平滑界面，这样当可以根据明显的反射光强[12]，区分待测区域是否出现待待测物