面向航天器在軌對接的微距激光測距傳感器的研究.pdf

1、航天技術(shù)不斷發(fā)展，人類在太空中的活動越來越多，有大量太空任務(wù)需要完成，例如空間設(shè)備的維護和廢棄衛(wèi)星的捕獲等。由空間機械臂代替宇航員完成空間任務(wù)，已經(jīng)成為航天工程研究的熱點。空間機械臂準(zhǔn)確完成任務(wù)的前提是能夠?qū)崟r、精確地檢測目標(biāo)的位置，當(dāng)機械臂距離任務(wù)目標(biāo)較遠(yuǎn)時，可以采用雷達、視覺等傳感方式對目標(biāo)位置進行檢測，而當(dāng)距離特別近時，這些測量方法的精度和穩(wěn)定性是有限的。本文對近距離激光測距傳感器進行研究，研制出一款高精度、高集成度的近距離實時測

2、距傳感器，并對之進行了性能分析及實驗研究。
　　本文首先從光學(xué)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩部分對激光測距傳感器進行了分析及設(shè)計。針對光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合任務(wù)要求，對光路及光學(xué)元件進行了選擇，同時對光學(xué)系統(tǒng)進行分析，提出了用于光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)選的指標(biāo)，對光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)計。針對電氣系統(tǒng)，綜合分析各種控制器的特點，以FPGA作為傳感器的主控制器，用VHDL硬件語言對傳感器各模塊進行設(shè)計，實現(xiàn)了部分軟件功能的硬件化。其次對CCD像元細(xì)分算法進行研究并提出

3、算法評價模型。為提高光斑中心的定位精度，提高傳感器的測量精度，搭建用于像元中心定位的Labview實時工作平臺，對多種像元細(xì)分算法進行分析驗證；為選擇最適于本傳感器系統(tǒng)的像元細(xì)分算法，建立用于像元細(xì)分算法優(yōu)劣判定的層次分析模型，并利用該模型，針對本文研制的傳感器，對二分法等四種像元細(xì)分算法進行評價。然后對研制的傳感器的標(biāo)定方法進行理論及實驗研究。針對總裝完成的傳感器，為減小加工和安裝等系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響，本文對傳感器的標(biāo)定方法進行