基于线阵CCD的激光模拟精度射击光线检测定位研究

摘要

轻武器的打靶射击训练是单兵训练的基础，能否保证这一训练的效率和质量将直接影响到部队训练的效果。目前我国在这方面仍然比较落后，仍沿用传统的实弹射击方法，这种射击训练存在开支大、危险性高、组织和实施繁琐等问题，难以保证部队单兵打靶射击训练的高效和有序进行。
　　光电技术、微电子技术、网络通信技术、多媒体技术以及传感器技术的发展，为各种新式的单兵打靶训练模式创造了条件。本文针对实弹射击训练的不足，进行了基于线阵CCD的激光模拟射击光线检测定位的研究。该研究以激光代替实弹，以CCD光标靶代替传统的实弹纸靶。这样不仅提高了部队训练的安全性，节约了训练成本，而且由于引入了网络通讯技术、多媒体技术等，使得轻武器的射击训练更具信息化、智能化，保证了部队训练的效率和质量。
　　论文首先介绍了基于线阵CCD的激光模拟射击光线检测定位研究的总体框架，包括上下位机的总体布局和各个模块的相互关系。其次介绍了论文的核心原理，包括CCD传感器的采集原理和光标靶的定位原理。最后对论文的主体部分进行介绍。
　　论文主要分为上位机和下位机部分，上位机的控制模块实现对下位机的控制和对下位机传输数据的显示。下位机控制器模块分为FPGA模块和STM32模块。其中STM32模块为下位机的主控制器模块，FPGA模块为下位机的从控制器模块。主控制器模块主要完成上下位机的数据通讯，接收从控制器传输的数据并进行处理以及向从控制器发送操作指令。从控制器模块完成的任务是驱动线阵CCD传感器、驱动模数转换芯片AD9822、驱动SRAM存储器芯片，以及实例化FIFO的IP核等。上位机部分主要用c＃语言，在.NET平台上开发，并且运行于指挥中心的PC端。
　　论文最后是算法介绍部分和各模块的功能测试部分。算法部分包括滑动累加平均、双边缘中心定位法等。各个模块的功能测试部分包括上位机控制功能测试、数据存储与显示功能测试，以及下位机CCD传感器模拟信号图像测试等。测试结果显示各个模块达到了需求效果。

目录

声明

摘要

1．1 课题的背景及意义

1．2 激光模拟射击靶的国内外发展现状

1．3 本文的主要研究内容

1．4 本文的章节安排

第二章 激光射击光线定位研究的原理及总体结构

2．1 CCD基本工作原理

2．1．1 CCD简介

2．1．2 CCD的工作原理

2．1．3 CCD的主要特性参数

2．2 激光射击光线定位的原理

2．3 激光射击光线定位研究的总体方案

2．4 本章小结

第三章 激光射击光线定位研究的硬件电路设计

3．1 光信号采集模块设计

3．1．1 TCD132D的基本工作原理与特性

3．1．2 CCD硬件电路设计

3．2 A／D转换模块设计

3．2．1 相关双采样

3．2．2 A／D芯片的选择

3．2．3 AD9822芯片介绍

3．2．4 AD9822电路设计

3．3 放大滤波电路设计

3．4 SRAM数据缓存模块设计

3．5 MCU控制单元设计

3．6 FPGA模块设计

3．7 电源模块设计

3．8 通讯模块设计

3．9 本章小结

第四章 激光射击光线定位研究的软件设计

4．1 FPGA模块程序设计

4．1．2 A／D转换程序

4．1．3 SRAM数据缓存模块程序

4．1．4 异步FIFO模块设计

4．2 STM32模块程序解析

4．2．1 系统初始化程序设计

4．2．2 系统状态转换程序设计

4．2．3 无线通讯协议设计

4．2．4 串口通信协议程序设计

4．3 本章小结

第五章 激光射击定位系统的数据处理及算法

5．1 累加平均算法滤波

5．1．1 基本累加平均算法

5．1．2 滑动累加平均算法

5．1．3 滑动累加平均算法的实现

5．2 均值滤波算法

5．3 激光光斑中心位置计算

5．4 本章小结

第六章 系统运行和测试

6．1 测试环境

6．2 测试项目

6．3 测试流程

6．3．1 下位机测试

6．3．2 上位机测试

6．4 本章小节

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况