基于激光传感器的目标探测系统开题报告

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7一毕业设计（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

2、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，并在取景器中显示参数。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，用很容易便可发现藏在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

3、、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，探测距离高达1mm5，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

4、，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300mm100mm，目标最小直径为2mm。（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

5、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,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89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300mm100mm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；表示目标区域对光的反射率； 表示激光探测器

6、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）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

7、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，从而使实验的准确性更高。三本课题研究的重点及难点，前期已开展工作（1）难点重点反射的原理激光回波信号的计算单片机语言的相关程序设计软件、硬件的联合调试（2）前期已展开工作对51单片机的基础知识系统学习对课题的原理、内容、研究方案、方法

8、措施学习，为开题答辩做准备四完成本课题的工作方案及进度计划该题目在校内完成设计，时间为2010年10月15日到2011年4月5日。进度安排如下： 第一周到第四周：方案论证，完成开题报告，进行开题答辩。 第五周到第十二周：设计电路原理图，焊接实验板，编制程序。完成中期报告和外文翻译，准备中期答辩。 第十三周到第十六周：上机调试。 第十七周到第十八周：书写论文，准备毕业答辩。5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅。2. 开题报告由各系集中归档保存。参考文献 1 季云松,张凯.

9、 自然光照下目标的光学特征仿真j. 红外与激光工程, 2002,(02) .2 美国海军对标准-2导弹的新型目标探测器试验j. 指挥控制与仿真, 2009,(03)3黄继昌.徐巧鱼等，传感器工作原理及应用实例m.北京：人民教育出版社 4.赵铭军,胡永钊,李忠建,曾晓东. 激光探测回波识别技术研究j. 激光与红外, 2005,(07) .5 冯龙龄. 脉冲激光测距系统的仿真检测技术j . 红外与激光工程.2003,32(2):127- 129. 6.周乐挺. 传感器与检测技术m.北京:机械工业出版社,2005.7. 丁玉美.数字信号处理西安m：西安电子科技大学出版社，1994.68赵晓安. mc

10、s-51单片机原理及应用. 天津：天津大学出版社，2001.39. 张辉,王涌天. 激光目标探测装置的回波特性及目标识别技术研究j. 光子学报, 2005,(01)10.赵继文.传感器与应用电路设计m.北京:科学出版社,200211 范少卿,郭富昌. 物理光学m北京：北京理工大学出版社，1990.812朱作珍.吊舱激光测距/目标指示分析系统激光器改进及调试结果.电光与控制，1996，61(1):30-351996，61(1):30一35 13.kare j t ，mitlitsky f ，weis b erg a. preliminary demonstration of power beaming with non-coherent laser diode arraysr.ada362586,1999 14. stickley c m, weeks a r