二维光栅衍射型星载激光探测告警技术研究

摘要

近年来激光告警探测技术已广泛应用到航空、航天、航海等军事领域，尤其星载激光告警受到各国的特别关注。为了应对来袭激光的威胁，各国投入大量的人力研究激光的探测告警技术，因此对激光探测的研究对当今社会具有重要的现实意义。怎样才能够准确的获取外来入射激光的方位角、俯仰角、波长信息是激光探测的重点内容。本文重点研究二维光栅衍射型激光探测告警技术，并对如何获取来袭激光的特征信息作了深入的研究。
　　首先论文对二维激光告警的探测原理进行了详细的介绍，并且在透镜组焦距确定的情况下，通过判断近红外焦平面上所成图像的光斑零级、一级的光谱位置，从理论上推导出了激光的方位角、俯仰角、波长等有效信息的计算。其中的近红外焦平面采用的是FPA-320×256型InGaAs探测器，它被用来作为激光探测设备的光学接收器件，其探测的波长范围为900nm-1700nm。然后采用FPGA驱动控制探测器，输出的衍射光斑数据经过模数转换后通过USB2.0传输在用VC++编写的上位机上进行接收处理。硬件部分主要完成对近红外探测器的驱动电路以及数据传输USB2.0的接口电路进行相应的设计。软件部分对FPGA的驱动控制程序、USB2.0的固件程序以及驱动程序进行编写，并且通过设计的VC++上位机进行数据的接收处理并进行反演。
　　最后，通过实验进行了背景光干扰下的激光光栅衍射验证分析，利用激光器从多个不同方位角进行入射，用编写的VC++上位机进行数据的接收处理与反演，依据其中的光斑强度确定出零级、一级，推算出来袭激光的方位角、波长，结果表明对来袭激光的判定是可行的。

目录

声明

摘要

1．1选题背景及研究意义

1．2国内外激光告警的研究现状

1．3研究主要内容、课题来源及主要技术指标

2 二维光栅衍射型星载激光探测告警原理

2．1基于光栅衍射的激光波长和方向探测原理

2．2光学器件的选择

2．2．1光栅的选择和透镜焦距的计算

2．2．2透镜焦距和光栅常数的确定

2．3本章小结

3 近红外探测器成像电路的硬件设计

3．1高速数据采集电路的总体设计

3．2电源模块电路的设计

3．3近红外探测器外围电路的设计

3．4缓冲滤波电路的设计

3．5探测器控制管脚与FPGA之间的接口设计

3．6模拟数字转换器的电路设计

3．6．1 AD9224AR的特性和结构

3．6．2 A／D转换电路设计

3．7 Cyclone Ⅳ FPGA的电路设计

3．7．1 EP4CE6E22C8N电源供电设计

3．7．2 EP4CE6E22C8N时钟、复位电路的设计

3．7．3 EP4CE6E22C8N的配置功能接口的设计

3．8 SRAM存储器电路的设计

3．9 USB2．0控制芯片选型及优点介绍

3．9．1 USB2．0数据传输接口电路的设计

3．10 PCB电路板的制作以及注意事项

3．11本章小结

4 数据接收系统的软件设计

4．1 USB驱动程序的解析及设计

4．2 USB设备驱动程序安装

4．2．1 USB设备的识别

4．3 USB固件程序的设计

4．4 FPGA控制USB数据传输的程序设计

4．5 FPGA驱动控制探测器的软件程序设计

4．5．1 FPGA宏功能模块的设计

4．5．2基于FPGA的DDS设计

4．5．3 FIFO存储器的配置

4．6 FPGA的总体驱动控制

4．7 VC++上位机程序设计

4．8近红外探测器的非均匀校正

4．9本章小结

5．1 USB2．0通信测试

5．2 SRAM读写功能测试

5．3．1实验装置

5．3．2实验分析

5．4本章小结

6 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢