[發明專利]一種基于PSD傳感器的目標物跟蹤裝置

在審

• 申請號: 202110342105.5
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113075682A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 熊雨杉;熊光亮
• 申請（專利權）人: 國科同光（北京）光電科技有限公司
• 主分類號: G01S17/66
• 分類號: G01S17/66
• 代理公司: 北京智沃律師事務所 11620
• 代理人: 吳志宏

本發明涉及遠距離目標物跟蹤設備技術領域，具體涉及一種基于PSD傳感器的目標物跟蹤裝置。包括可轉動的伺服平臺；置于伺服平臺上的鏡頭；信號處理電路；及用于對伺服平臺進行控制和驅動的伺服平臺控制器；鏡頭包括光學系統和PSD傳感器，PSD傳感器分別與N路信號處理電路連接；每路信號處理電路包括依次連接的前置放大器、脈沖檢測器、峰值保持器、數模轉換器、DSP處理器；DSP處理器的輸出端與總控制器輸入端連接，總控制器輸出端與伺服平臺控制器連接。該方案伺服平臺在伺服平臺控制器的控制下可以實現偏航、俯仰兩個方向轉動，不斷對偏航、俯仰兩個偏差角進行修正，使鏡頭對準目標物，從而實現對目標物的實時對準和跟蹤，具有低成本，精度高的特點。

技術領域

本發明涉及遠距離目標物跟蹤設備技術領域，具體涉及一種基于PSD傳感器的目標物跟蹤裝置。

背景技術

在對遠距離目標物進行跟蹤時，通常需要使用遠距離目標物跟蹤裝置作為工具。通過遠距離目標物跟蹤裝置作為探測器找到遠距離目標物實際所在的位置，然后根據遠距離目標物實際所在的位置信息對目標物進行實時跟蹤。

現有技術中，常用四象限光電二極管(簡稱PIN，Personal IdentificationNumber的縮寫)或者雪崩光電二極管(簡稱APD，Avalanche Photo Diode的縮寫)作為探測器。

PIN探測器無法將光生載流子放大，因此信噪比和靈敏度不夠理想。APD是一種具有內部增益、能將探測到的光電流進行放大的有源器件。APD的工作原理為雪崩電離效應，即在+n結附近有一高電場，光生電子和空穴在該區中被加速，獲得很高的能量。如果載流子能量足夠大則它將會去碰撞晶格原子，使束縛的電子電離，從而在導帶和價帶產生一對電子－空穴對。因碰撞產生的載流子也會被加速并繼續去碰撞其他晶格原子，進一步產生電子－空穴對。但使用APD探測器成本較高，電路較復雜。

位置敏感探測器(簡稱PSD傳感器，Position Sensitive Detector的縮寫)是為適合位置、位移、距離等精確實時測量而發展起來的一種半導體光電敏感器件。它利用半導體的橫向光電效應來測量入射光點的位置，屬于非離散型器件。PSD傳感器輸出的電流隨光點位置不同而連續變化，具有體積小、靈敏度高、噪聲低、分辨率高、頻譜響應寬、響應速度快、價格低等優點。但該種探測器還沒有被應用在對遠距離目標物進行跟蹤的領域。

因此針對這一現狀，迫切需要設計和生產一種基于PSD傳感器的目標物跟蹤裝置，以解決現有技術中所使用的探測器信噪比和靈敏度還不夠理想，成本較高，電路較復雜的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于PSD傳感器的目標物跟蹤裝置，利用PSD傳感器位置敏感探測器對遠距離目標物進行跟蹤，相對當前常用的PIN或者APD光電探測器對目標物進行跟蹤，具有低成本，精度高的特點。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現。

一種基于PSD傳感器的目標物跟蹤裝置，包括：

可轉動的伺服平臺；

置于伺服平臺上的鏡頭；

信號處理電路；及

用于對伺服平臺進行控制和驅動的伺服平臺控制器；

所述鏡頭包括光學系統和PSD傳感器，所述PSD傳感器分別與N路信號處理電路連接；

所述每路信號處理電路包括依次連接的前置放大器、脈沖檢測器、峰值保持器、數模轉換器、DSP處理器；

所述DSP處理器的輸出端與總控制器輸入端連接，所述總控制器輸出端與伺服平臺控制器連接；

所述光學系統用于將目標物激光脈沖回波信號成像到PSD傳感器上，不同角度的激光脈沖回波信號在PSD傳感器上的成像位置不同；