四象限探测器跟踪定位算法VIP专享VIP免费

第46卷第4期西安交通大学学报Vol.46No.42012年4月JOURNALOFXI’ANJIAOTONGUNIVERSITYApr.2012收稿日期：2011-07-01.作者简介：司栋森（1963—），男，博士生，西安电子科技大学计算机学院副教授；李增智（通信作者），男，教授，博士生导师.基金项目：国家自然科学基金资助项目(60673170,60803162).网络出版时间：网络出版地址：DOI:采用四象限探测器的智能跟踪定位算法司栋森1,2，李增智1，王晓旭2(1.西安交通大学电子与信息工程学院,710049，西安；2.西安电子科技大学计算机学院，710071，西安)摘要：为了提高跟踪定位系统的跟踪精度与响应速度，提出了一种增益可调的快速跟踪定位（GAFT）算法，以实现对目标的快速定位及在信号较弱时的精确定位.该算法首先根据目标在四象限探测器上光斑成像的大小、位置与输出信号间的关系，确定光斑在探测器上的线性变化区间，并在此区间上得到光斑移动与信号变化的对应关系，再实时采集光斑在4个象限上的信号之和，作为目标光斑信号强度，然后计算光斑信号强度的变化率，采用自适应学习的方法得到信号强度的变化趋势，根据该趋势对信号增益进行动态调整，从而提高信号的分辨率和跟踪精度.实验数据表明，GAFT算法在线性工作区间中通过改变光斑半径及调整光斑的信号强度等措施，可以将跟踪精度提高到0.0497mm.关键词：智能；跟踪；四象限探测器；瞄准中图分类号：TP211.6文献标志码：A文章编号：0253-987X(2012)04-0000-00AnIntelligentTrackingAlgorithmUsingFourQuadrantDetectorSIDongsen1,2,LIZengzhi1,WANGXiaoxu2(1.SchoolofElectronicsandInformationEngineering,Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an710049,China2.SchoolofComputerScience&Technology,XidianUniversityn,Xi′an710071,China)Abstract：Againadjustablefasttracking(GAFT)algorithmisproposedtoimprovethetrackingprecisionandreactionspeedintrackingsystems.Thealgorithmcanquicklylocatethepositionofthegoal,andrealizetheprecisetrackingundertheweakersignal.TheGAFTdeterminesthelinearchangeintervalofthegoalinthesensorfromtherelationamongtheflareimagingsizeofthegoalinfourquadrantdetector,locationandoutputsignal,Then,therelationbetweenmobilegoalandoutputsignalchangewithinthelinearchangeintervalcanbeestablished.Thesumofthefourquadrantdetectoroutputsignalsisreal-timecounted,andisregardedasatargetflaresignalstrength.Thechangerateoftheflaresignalstrengthisthencalculated.Then,theadaptivelearningmethodisusedtogetthechangetendencyofthesignal,andtorealizethedynamicadjustmentofsignalgainsothatthetrackingprecisioncanbeimprovedwhensignalisweaker.ExperimentalresultsshowthattheGAFTincreasesthetrackingprecisionto0.0497mmbychangingtheradiusofgoal,adjustingflareofsignalintensityandothermeasuresinlinearintervals.Keywords：intelligence;tracking;fourquadrantdetector;position运动目标跟踪是视频监视、导弹末段制导、车辆及飞机的辅助驾驶等领域的关键技术，对跟踪精度与响应时间的研究是目标跟踪算法研究的重要问题[1-2].运动目标的跟踪算法通常有基于运动模型算法[3]、基于区域辨识算法[4]及基于特征的算法[5]等.阳光跟踪定位方法主要有：光敏电阻法[6]、光伏电池法[7]和四象限探测器[8-9]几种.前2种方法存在2个问题：一是感光范围有限，大于一定的照度时会饱和，低于一定照度时则没响应；另一个问题是该元件输出特性的线性度较差，不适合于对连续量测量.采用四象限探测器的方法使用定位传感器（positionsensitivedetector，PSD）来检测目标的位置，PSD利用半导体2012-2-2914:42http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1069.t.20120229.1442.001.htmly2西安交通大学学报第46卷http://www.jdxb.cnhttp://zkxb.xjtu.edu.cn光伏效应原理，具有很高的检测精度，分辨率可以达到1μm，响应时间0.8μs，可用于设计高精度、自适应的快速智能定位系统，应用于需要精密定位的激光准直、测角、自动跟踪等精密测量系统中.文献[...