[發明專利]一種高速線陣CCD信號的測量方法

有效

• 申請號: 201210371499.8
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103712597A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 王小軍;王巖;宋順利;姜華;劉瀟雨;賀永喜;王學根
• 申請（專利權）人: 北京航天發射技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于瞄準技術領域，具體涉及一種高速線陣CCD信號的測量方法。

背景技術

CCD（Charge?Coupled?Device）又稱電荷耦合器件，是用大規模集成電路工藝制作而成，具有光電轉換、存貯和光電掃描功能，具有體積小、抗振動、壽命長、功耗小，弱光下靈敏度高和不用預熱等優點。作為光電瞄準儀的傳感器，提高了光電準直性能，實現高精度測角。

但CCD的接口要求較為嚴格，不僅需要多路時鐘驅動信號，而且多路時鐘信號必須嚴格同步，且CCD一般采取位流輸出的方式，要求接收方具備快速轉換和信號處理能力。在以往應用中，由于CCD特殊的接口要求，限制了光電設備的信號處理速度，以常規的1024像元的線陣CCD為例，一幀信號的處理時間往往需要十幾毫秒到幾十毫秒，限制了光電瞄準儀處理高速信號的能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高速線陣CCD信號的測量方法，以實現CCD信號的高速、精確采集。

為達到上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種高速線陣CCD信號的測量方法，其實現如下：光源通過狹縫，形成一條光狹縫，通過立方棱鏡、物鏡組成的光學系統，產生瞄準的平行光束，照射到目標棱鏡；目標棱鏡返射平行光束，通過物鏡、立方棱鏡，折轉后聚焦在光學系統的焦面上；CCD位于光學系統的焦面處，接收到光狹縫信號，轉換為代表光狹縫信號強度和位置的像元電壓信號，通過接收和處理CCD輸出的像元電壓信號，得到目標棱鏡與物鏡光軸的相對轉角信息，實現目標方位角測量。

所述CCD選用1024像元的線陣CCD作為光電信號的轉換器件，CCD工作的主時鐘頻率為1.25MHz/占空比1：1，CCD工作的場同步時鐘為500Hz/占空比1：1250，CCD輸出的像元時鐘頻率為312.5kHz/占空比1：1，時鐘跳變沿的同步要求為20ns。

選用12位的A/D轉換器快速轉換每一個像元電壓信號，A/D轉換器的工作時鐘與CCD的像元時鐘頻率相同，同步時間為19ns。

選用DSP芯片實現CCD工作的主時鐘、CCD工作的場同步時鐘、CCD輸出的像元時鐘、A/D轉換器的工作時鐘嚴格同步。

所述DSP芯片的內部運行時鐘頻率為20MHz，內部有三個獨立的定時器，通過對定時器編程設定的方式，使DSP對應的PWM口輸出的頻率范圍在1Hz～10MHz可調；分別將兩個定時器的周期計數器設定為500Hz和1.25MHz對應的數值，按照不同占空比的要求，分別設定兩個比較計數器對應的數值，同時將兩個定時器設定為同步啟動方式，從而在PWM1、PWM2輸出口的得到了500Hz/占空比1：1250和1.25MHz/占空比1：1的兩個時鐘，且兩個時鐘同步性優于5ns；為得到另兩個時鐘信號，將1.25MHz的時鐘輸入到一個二進制同步計數器，通過計數器的二分頻和四分頻后，可以得到兩個嚴格同步的625kHz和312.5kHz的方波信號。

所述DSP采用匯編語言，利用DSP的高速指令，在1.6us內完成一個CCD像元數據的讀取、判斷、存儲；在2ms內實現一場1024個像元數據的處理、光斑信號的識別、細分處理，實現0.1個像元的CCD處理精度。

本發明所取得的有益效果為：

本發明所述高速線陣CCD信號的測量方法，將CCD需要的三種時鐘信號和信號轉換的時鐘信號，通過時鐘分頻電路、時序變換電路實現，實現了信號的良好同步和高速采集；采用DSP匯編語言，利用DSP的高速指令，在1.6us內完成一個CCD像元數據的讀取、判斷、存儲；在2ms內實現一場1024個像元數據的處理、光斑信號的識別、細分處理，實現0.1個像元的CCD處理精度，為實現瞄準系統10ms的控制周期、15″測角精度提供了可能：

（1）選用1024像元的線陣CCD作為光電信號的轉換器件，CCD工作的主時鐘頻率為1.25MHz，CCD工作的場同步時鐘為500Hz，A/D轉換器件的采集時鐘頻率為625kHz，三種時鐘必須保證嚴格的時序要求；

（2）采用數字信號處理器（DSP）作為CCD信號采集、處理的CPU，利用DSP內置的時鐘、脈寬調制輸出口，輔以外圍邏輯電路，實現CCD時鐘與A/D采集時鐘的嚴格同步；

（3）采用DSP匯編語言，利用DSP的高速指令，在1.6us內完成一個CCD像元數據的讀取、判斷、存儲；在2ms內實現一場1024個像元數據的處理、光斑信號的識別、細分處理，實現0.1個像元的CCD處理精度。

附圖說明