线激光辅助面阵CCD光学成像弹丸位置解算模型北大核心CSCD

针对典型光电测试系统光幕结构复杂、测量精度低的问题,本文提出一种线激光辅助面阵CCD光学成像方法测量弹丸的位置信息;通过分析弹丸穿过激光光幕在面阵CCD上的成像原理,给出弹丸成像所占面阵CCD像元位置信息与弹丸空间位置的关联函数,结合线阵列光电探测器接收弹丸过幕信号的编码点位置,构建弹丸空间位置解算模型;根据仿真分析,在1 m×1 m探测区域内x,y坐标最大误差均小于3.5 mm;通过与木板靶测试进行对比实验,验证了激光辅助面阵CCD光学成像测量弹丸位置信息的科学性和正确性。     

高速密集多路光电信号的并行采集与控制

针对激光光幕坐标靶测试中控制器I/O口不足的问题,提出现场可编程门阵列(FPGA)和单片机相结合实现高速密集多路光电信号的并行采集与控制.采用FPGA作为光电开关信号数据的采集和存储装置,单片机控制FPGA的工作,并处理、显示数据.对7.62 mm弹丸的过靶坐标进行了测试实验,结果证明,基于FPGA和单片机的高速密集多...     

CCD交汇测量系统布站方式的精度分析

采用空间光幕代替纸靶来实现对弹丸目标立靶坐标的实时获取。在分析了CCD相机的精度与结构参数精度对交汇测量精度的影响后，对两相机像面上不同位置点在靶面上的交汇坐标测量结果进行了仿真计算，最终给出了最优的布站方式及测量系统的最大误差。仿真结果证明CCD相机光轴正交时系统具有最高的测量精度。     

激光平行光幕光能分布均匀性测量研究

激光平行光幕用途广泛,可以用来测量物体的直径,弹丸的速度、坐标、弹丸着靶密度等.光幕面内光能分布不均匀使得计时误差较大,直接影响测量精度.光幕光能分布均匀性的测量主要是为研究更大规模的光幕靶和密集度靶提供必要的数据准备和理论基础,有助于提高光幕测试的精度.从理论上介绍了激光光斑能量分布情况,对激光平行光幕的设计原理进行了说明,完成了激光平行光幕光能均匀性的测量实验,并使用origin软件对测量数据进行了分析.实验结果与理论分析相符,证明了测量方法的可行性.     

高速小目标光电自动检测技术的发展与现状

随着近年来计算机、声、电技术的高速发展，高速小目标光电自动检测技术也有了长足进步，从二十世纪60年代的杆式声坐标靶、光幕靶、光网靶发展到90年代的CCD交汇测量系统，近几年发展到研究TDI－CCD交汇测量系统，该系统克服了CCD交汇测量系统的不足，提高了小目标的捕获几率。     

基于小波分析的单个天幕靶速度测量方法研究

提出了用单个天幕靶测量弹丸初速的原理及方法，介绍了测量系统的组成及原理框图；由实弹射击实验获得的天幕靶信号，利用小波变换分析了弹丸穿越天幕靶光幕时产生的电动势，建立了弹丸穿越天幕靶光幕的时间间隔及弹丸初速的计算方法。与双天幕靶弹丸初速测试结果进行了比对，证明了该方法的可行性。     

线激光平行检测阵列弹幕武器弹着点测试方法

针对弹幕武器的立靶密集度测试难题,提出了一种基于线激光平行检测阵列组合的测试方法。研究了在平行检测阵列结构下实现弹丸定位的测量原理,推导了弹着点坐标解算公式,给出了弹着点坐标解算的程序流程,并分析了检测阵列精度导致的输出误差,研究了坐标计算误差与坐标位置及靶面大小的分布关系。当规则靶面面积从3 m3 m扩展到10 m10 m时,排除极小部分高误差区域后的x坐标固有误差绝对值从1.56 mm变成5 mm,增加了3.44 mm,y坐标测量固有误差为2 mm。对规则靶面面积为1 m1 m样机的模拟坐标测试结果表明,当采用的阵列精度为1.6 mm时,x坐标最大误差为3.6 mm,y坐标最大误差为2.8 mm。该测试方法有效光幕面积大、测量精度高、布靶难度小。     

高速小目标光电自动检测技术的发展与现状

随着近年来计算机、声、电技术的高速发展,高速小目标光电自动检测技术也有 了长足进步,从二十世纪 ６０年代的杆式声坐标靶、光幕靶、光网靶发展到９０年代的 ＣＣＤ 交汇测量系统,近几年发展到研究ＴＤＩ－ＣＣＤ交汇测量系统,该系统克服了ＣＣＤ交汇测量 系统的不足,提高了小目标的捕获几率。     

采用小波分析法的立靶测量系统时间计算方法

在立靶测量系统中,针对弹丸作用光幕时探测电路输出信号的不一致,导致传统的弹头触发和弹尾触发方式提取光幕时间值存在较大的测时误差问题,提出了利用计算机采集光电探测靶的输出信号,采用小波变换模极大值方法,检测弹丸穿越光幕时产生的信号突变点奇异位置,计算信号突变起始点之间的采样点数,结合采集系统的采样率,推算出弹丸作用于光幕...     

天幕靶探测灵敏度与捕获率研究

针对天幕靶探测弹丸的可靠性问题,介绍了一种分析与计算天幕靶探测灵敏度和捕获率的方法。根据天幕靶的工作原理,从探测光幕的幕厚、弹丸长度和光电探测器等方面分析了其光学探测性能;研究了弹丸尺寸、光学镜头参数和探测灵敏度与捕获率的关系,给出它们之间的计算方法。将弹丸在光电探测器感光面上的成像光斑分解为多个单元面积,计算了弹丸穿越光幕过程中探测电路输出的信号;根据瞬间输出信号与背景噪声信号相比较来判断弹丸的存在,并分析了天幕靶的捕获率和影响因素。在大于500 lx的光照度下,按照公式计算了天幕靶探测灵敏度与捕获率,结果表明:当弹丸长度大于光幕幕厚时,天幕靶捕获率为100%;当弹丸长度小于光幕幕厚时,在极端探测距离条件下,捕获率明显降低。     

阵列探测器在成像光谱偏振探测技术中的应用

为了在成像光谱偏振仪中应用近红外焦平面阵列探测器,得到高质量图像信息,结合新型弹光调制型成像光谱偏振探测技术(PEM-ISP),提出了一种基于近红外焦平面阵列探测器的成像光谱偏振探测技术。系统采用FPA-640512 InGaAs焦平面阵列探测器作为光学探测接收元件,采用高速现场可编程门阵列(FPGA)作为信号处理单元,做到对光学信号的快速采集与并行处理,满足高速、实时的信号传输与处理技术等要求。将经高速A/D采集得到的数据存储到FPGA外扩的静态随机存储器中,以保证数据的完整性。数据最终通过通用串行总线传至上位机,上位机通过LabVIEW实现图像还原。结果表明,该系统可以应用于PEM-ISP中,实现对测量信号的精确探测与采集,并得到完整的图像信息。     

基于FPGA的工业数字摄像机系统的设计

针对传统工业数字摄像机的灵活性差、实时性差等缺点,设计了一种基于FPGA的工业数字摄像机系统。将工业数字摄像机与FPGA结合起来,利用FPGA通过I2 C总线接口控制器控制图像传感器采集图像数据,然后将Bayer格式图像转化为RGB格式图像,通过调用Altera IP核DDRII SDRAM controller with ALTMEMPHY和FIFO存储器设计了DDR2SDRAM的接口,将图像数据缓存到DDR2存储器中,最后通过SPI总线接口在液晶屏上显示图像,可达到53帧/s图像的速度。系统代码共需约5 000个逻辑单元,3 704个寄存器,117个引脚。将设计代码下载到系统芯片中后,系统可以清晰显示所拍到的画面。设计结果表明,基于FPGA的工业数字摄像机设计灵活,易于移植,可实现高速图像采集和传输。     

基于FPGA的多功能阵列信号处理系统设计

为了适应阵列信号处理数据量大、实时性高的特点,文中结合项目需求设计了一种基于FPGA的多功能阵列信号处理系统。通过采用先进的大规模高性能FPGA和多路高精度ADC芯片,可完成对40路中频信号的同步采集和数字下变频处理,并由数字波束合成运算得到36组波束数据。通过设置多种类型的对外接口,可实现与多个外联设备的网络数据交互、串口控制、波束控制及MGT高速数据传输。文中给出了系统的硬件和软件总体架构设计,并详细介绍了芯片选型、外设接口及各软件功能模块的具体实现方法。测试结果表明,本系统满足设计需求,具有较强的阵列信号处理能力以及良好的通用性和可扩展性。     

基于ADSP—TS201S的二维DMA数据传输

针对高速信号处理系统中数据总线传榆的瓶颈问题,采用二维DMA方式进行外设高速缓存到DSP内核的数据块实时传输。对二维DMA控制币口状态寄存器组进行编程控制,结合FPGA与DSP链路接口设计,将存储区的数据块作为一个数据阵列进行传输,使DSP在DMA中断中获得数据。试验结果证明,二维DMA传输方式可解决高速外数据块的连续传输和处理问题,保证整个系统并行信号处理流水线的顺序执行,是一种解决数据总线传输瓶颈问题的实用方法。目前该技术已成功应用于某水声测量系统中。     

基于光纤模式数据采集方案的阵列快拍成像雷达

阵列快拍成像雷达采用阵列天线雷达成像体制,通过高速微波开关切换和高速数据采集,可以同时实现对目标的空间分辨和时间分辨,即实现雷达快拍成像,该技术在飞行器平台的辅助导航、交通监测等领域具有广阔的应用前景。阵列快拍成像雷达的特点是能够快速成像,核心技术包括微波信号收发、高速数据采集与传输、实时成像处理及阵列天线高速微波开关切换。其中,高速数据采集与传输是实现快速成像是正确成像的关键,数据缺失会导致图像散焦。本文首先分析了阵列快拍成像雷达成像原理及信号采样对数据采集与传输系统的要求;继而提出了基于光纤传输模式的数据采集与传输系统方案,系统采用四路高速AD对雷达基带信号进行采样,在FPGA中进行复数运算,通过光纤通道传送到主控计算机,系统传输速率可以达到2.5Gbps;最后,通过阵列快拍成像实验验证了系统的性能。      

基于GL0816传感器的高速线阵CMOS相机系统设计

为了满足印刷等高端工业检测中物体快速运动,需要大幅面、高行频、高分辨率图像采集等要求,研发了一款微米级高分辨率、高速线阵工业相机。首先,介绍了高行频、高分辨率国产CMOS图像传感器GL0816的功能与特点。然后,基于该芯片设计了一套高速大幅面高分辨率线阵工业相机系统,该系统采用FPGA作为整个系统的控制核心,以DDR3LSDRAM作为图像缓存器,以GigE vision2.0协议为输出标准,以SFP+作为高速图像输出接口。最后,搭建相机系统测试环境,对所设计的相机进行系统测试。结果表明:该相机系统行分辨率为8 192,可连续采集2 000行作为一帧图像输出,行频为50kHz,动态范围为57.32dB,信噪比为40.95dB,具有实时图像采集功能。该相机系统具有大幅面、高帧频、高分辨率、高信噪比、宽动态范围等优点,适用于印刷检测行业快速运动目标捕获成像及图像实时显示。     

EDMA在图像数据快速传输中的应用

在图像处理中图像数据交换量大,图像数据传输是图像采集处理系统的关键环节。EDMA是DSP中用于实现数据快速交换的重要技术,具有独立于CPU的后台批量数据传输的能力。文章基于TI公司TMS320DM642芯片的图像采集处理系统,利用EDMA的数据传输方式实现视频数据信号高速实时传输。介绍了DSP的外部存储器接口与FPGA的FIFO存储器有机结合进行数据传输,分析了其设计的整体结构与逻辑控制的功能,并着重分析了基于EDMA Ping-Pong数据传输方式的原理及其应用。另外,EDMA中断服务程序调用CPU对已搬移完成的图像数据块进行处理,不仅提高了数据的传输效率,而且节约了CPU资源,使DSP的高性能得到了充分发挥,从而为视频信号处理的实时性奠定了基础。     

基于Zynq的麦克风阵列同步高速采集系统设计

高速同步采样处理是麦克风阵列系统的基础。针对传统音频采集系统采集速率低、成本高、体积大及便携性差的问题,文中基于Xilinx Zynq-7000系列可扩展平台,设计了一款麦克风阵列同步高速采集系统。该系统采用FPGA+ARM软硬件协同的工作方式,通过AXI总线实现数据互通。由FPGA中模拟音频传输接口协议与系统的操作控制;在ARM上移植Linux操作系统,用千兆网口和高速SD卡两种方式对数据进行传输保存;利用Xilinx-Vivado套件设计制作系统。实验结果表明,该系统最高支持采样率为96 kHz的16路同步采集,整体重量为1.67 kg,续航约5小时,填补了千元级小型音频阵列采集空白。     

微光探测成像系统电路设计与实现

为满足微光遥感卫星领域对微光探测的需求,本文提出了一种基于微光CMOS图像传感器GSENSE2020的成像电路设计。该成像电路通过FPGA实现了对图像传感器的驱动控制以及高速图像数据的接收和传输,通过DC/DC和LDO（low dropout regulator）为图像传感器提供了低噪声供电电源,采用PMIC（power management IC）解决了FPGA上电时序问题,利用DDR3实现高速图像缓存与处理,采用eMMC达到图像数据存储速率与容量的需求,应用FPGA的IP核及原语代替CameraLink接口转换芯片实现CameraLink通信协议,从而完成图像数据直接在CameraLink接口的高速传输。实验结果表明,成像系统电路功能及性能都达到了预期设计目标,系统的输出数据率可达2.4 Gbps,帧频高达25 fps,信噪比达到45.5 dB。