激光跟踪器Ⅲ:Sandia国家实验室第三代激光跟踪系统

在Sandia实验室,研究一种精密单站测量法,以便在跟踪飞行物时提供时空位置信息。第一代激光跟踪器完成于1968年,取代固定的摄像技术,把数据处理时间从几星期缩短为几分钟。第二代激光跟踪器于1982年开始工作。它拥有改进的光学和电子学系统,在主伺服环路里加入了基于微处理器的实时控制系统。当跟踪信号丢失,实时控制系统进行轨迹预测,并根据目标距离来自动控制激光束的发散度。1990年,第三代更先进的激光跟踪器问世了。它不象第二代跟踪器那样装在拖车上,第三代跟踪器安装在自已的四轮驱动小车上。因此,该系统可以用于遥远的区域。它也有改进的光学和电子学系统,并且具有绝对测距、飞行搜索功能,并能够从手动操纵杆跟踪方式自动切换到激光跟踪方式。     

第二代飞秒激光器

第二代飞秒激光器自１９世纪发明闪光摄影术以来，短光脉冲一直作为冻结快速发生事件运动的手段。１９６０年脉冲激光器的发明，使研究人员能够详细了解在纳秒和皮秒时间尺度上发生的许多光弓没过程。自然界的许多事件都在更快时间尺度上发生，因而也就促进了超短脉冲激光...     

精密跟踪瞄准技术在强激光干扰系统中的应用

本文简述精密跟踪瞄准技术在强激光干扰系统中的任用及其组成。阐述了跟踪传感器，跟踪控制技术和光学设计等构成精密跟踪瞄准系统的关键技术及实现途径，同时提供一部分参考数据。     

红外与激光主/被动联合跟踪算法

文中针对单站红外被动式跟踪存在可观测性问题,提出红外与激光主／被动单目标联合跟踪方法。该方法首先针对三维空间任意机动目标的跟踪问题,将参考文献[1]给出的一维机动目标“当前”统计模型推广到三维情况,得到三维情况下跟踪任意机动目标的状态方程和跟踪系统的非线性测量方程,然后对红外探测器测量的角度信息和激光测得的距离信息进行融合对准,得到正确的测量值。最后,提出扩展的自适应卡曼滤波算法并进行了仿真研究。仿真研究表明方案可行,可同时对三维空间目标的位置、速度、加速度进行估计。     

激光跟踪自动焊接机

实现焊接自动化，关键之一是对焊接接口的自动跟踪。在焊接过程中，随时检测焊枪偏离接口的距离，并给出适当的指令，由执行机构实施对焊枪位置的自动调整,使焊枪始终保持在正确的施焊位置。国内外都非常重视焊接自动跟踪技术的研究。目前，已有机械跟踪、电磁跟踪、光电跟踪、数控跟踪，以及近年来才出现的激光跟踪等自动跟踪技术。     

激光跟踪干涉测量系统及其神经网络改进

本文介绍了利用激光跟踪空间坐标测量方法建立的激光跟踪干涉测量系统,并提出了一种基于神经网络方法的 改进方案。目的在于解决跟踪控制系统由于测量系统测量范围大和应用广而呈现的非线性。通过计算机仿真,文中还给出 了基于传统控制理论的伺服跟踪系统和用神经网络构建的伺服跟踪系统的仿真结果。     

无人机激光跟踪与无线供能系统

为了解决无人机工作时间短、续航能力差的问题,采用激光无线供能的方式给无人机进行续航,提出并设计了一套基于跟踪、捕获、瞄准的激光无线能量供给系统,并进行了理论分析,同时在外场200m范围内进行了无人机激光无线供能实验。结果表明,该系统整体光电转换效率约为12%,跟踪精度优于500μrad。该研究为激光跟踪与无线供能技术用于小型航天飞行器提供了参考。     

舰载无线激光通信系统中的跟踪技术研究

讨论了舰载无线激光通信系统的跟踪技术,其中粗跟踪采用步进电机驱动两轴回转平台来调整光学天线以捕获跟踪信号;精跟踪则采用面阵CCD进行精确跟踪,同时其CCD上的光斑定位采用重心计算方法进行定位,并由计算系统给出光斑的移动速度、移动方向及其预期将产生的变化,从而给出驱动指令来调整两轴快速倾斜镜和两轴回转平台,最终保持对整个通信过程中信号的跟踪。     

无人机激光无线能量传输APT系统跟踪设计

无人机激光无线能量传输捕获、瞄准、跟踪(APT)系统是系统接收端获得稳定能源的保障。为了解决能量传输过程中充电链路高效可靠的问题, 结合无人机激光能量传输系统特点及实际需求, 在设计中建立自适应感兴趣区域, 提高图像处理速度, 降低噪声, 准确提取目标坐标; 综合考虑多重误差后通过Kalman预测算法实现稳定跟踪, 并根据系统特点提出了系统功率传输效率的计算方案。结果表明, 当无人机飞行速率在18km/h内, 该APT系统能够在300m~500m距离准确跟踪无人机, 跟踪精度在320μrad内。该方案能够保证激光能量传输过程的跟踪精度与可靠性。     

自由空间激光通信系统的粗跟踪特性分析

针对传统自由空间激光通信系统硬件设计信号控制幅度调整范围小,串口通信单一化,导致粗跟踪精准度、存在干扰的问题。提出自由空间激光通信系统的粗跟踪特性分析。将线阵CCD作为跟踪控制系统的传感器设计了系统的主控采集模块,利用发送接收模块中的光驱动电路和光电检测电路实现信息的接收和发送,设计了滤波器模块滤除通信过程中存在的噪声。在软件设计中将Windows CE控制系统应用到主控计算机中,通过事件驱动方式和多线程同步技术同时处理多个通信串口中存在的数据,利用指向算法完成对准操作,实现自由空间激光系统的跟踪控制系统的设计。实验结果表明,所提方法设计的系统对尺度变化的目标跟踪效果良好,具有较强抗干扰效果。     

基于905 nm激光器的激光跟踪系统研究

通过对四象限光电探测器结构及激光跟踪原理的分析,利用905 nm半导体激光器作为指示光源,制作了一套四象限光电定位跟踪系统。在室内实现了搜索和跟踪定位,对8 m处的目标进行了跟踪,并测试了激光的发射波形以及展宽电路的采样信号,跟踪精度达±2.5 mrad。通过实验对该系统进行的跟踪测试,证明该系统不但体积较小而且稳定、准确。与传统的激光跟踪系统相比,半导体激光跟踪系统可以适应更多的应用环境,有着更加广泛的应用前景。     

CO2激光光斑的简单跟踪显示方法

CO2激光器发射波长为10．6μm的不可见光，因此使用很不方便。本文提出利用He—Ne激光采跟踪显示CO2激光光斑的简单方法，以适应多种应用。     

激光跟踪瞄准系统的扩束系统设计

根据远距离激光跟踪瞄准系统对出射激光束的准直要求,设计了一个倍率18的激光扩束系统,系统地介绍了设计方法.按照高斯光束的透镜变换理论,计算了该扩束系统的正确离焦量,分析了系统的焦点偏移量对出射光束束腰位置和束腰半径的影响,指出扩束效率对焦点偏移量非常敏感,预测了精密调焦机构要注意的问题.     

基于FPGA的激光无线通信精跟踪系统

精跟踪是激光无线通信信标光的捕获、瞄准与跟踪系统中的一项关键技术.详细介绍了精跟踪的各部分组成,以高帧频CMOS相机采集光宽,采用质心法提取光斑中心坐标,以高速数模转换器、PZT控制器和高精度振镜作为光路偏转控制系统,以增量式PID算法作为跟踪算法.通过采用Altera公司的Cyclone系列FPGA作为控制芯片,开发了一款独立的低功耗便携式开发平台,满足具体科研应用的项目产品要求.     

激光跟踪测距光学系统设计

介绍了激光跟踪测距的工作原理及特点,对激光跟踪测距光学系统进行了设计,阐述了该系统主要部件的作用,给出了该系统的主要性能参考数据并对该系统的应用作了展望.