量控制計(jì)算機(jī)巧）；時(shí)碼鐘（4)用接收的方波信號(hào)上升沿作為 激光脈沖到達(dá)時(shí)刻信號(hào)，輸出此刻時(shí)間信息到激光光斑測(cè)量控制計(jì)算機(jī)巧）；激光光斑測(cè) 量控制計(jì)算機(jī)（5)用方波信號(hào)的下降沿作為激光脈沖的截止信號(hào)，用前3個(gè)激光脈沖到達(dá) 時(shí)刻信息計(jì)算激光脈沖的發(fā)射時(shí)序。從接收的第4個(gè)激光脈沖開始，根據(jù)前3個(gè)激光脈沖 的到達(dá)時(shí)刻預(yù)測(cè)下一個(gè)激光脈沖到達(dá)時(shí)刻，在下一個(gè)激光脈沖到達(dá)前Jw時(shí)刻，激光光斑測(cè) 量控制計(jì)算機(jī)（5)輸出一個(gè)高電平脈沖，觸發(fā)圖像采集卡控制信號(hào)模塊（6)生成激光光斑 圖像采集卡（7)的啟動(dòng)信號(hào)，激光光斑圖像采集卡（7)開始采集圖像，根據(jù)攝像機(jī)快口控制 策略，在下一個(gè)激光脈沖發(fā)射前Kw時(shí)刻，激光光斑測(cè)量控制計(jì)算機(jī)（5)輸出一個(gè)高電平信 號(hào)，觸發(fā)紅外攝像機(jī)控制信號(hào)模塊（8)生成紅外攝像機(jī)（9)的快口開啟信號(hào)，開始拍攝激光 光斑圖像；檢測(cè)到方波信號(hào)下降沿后，激光光斑測(cè)量控制計(jì)算機(jī)妨輸出一個(gè)低電平脈沖， 觸發(fā)紅外攝像機(jī)控制信號(hào)模塊（8)生成紅外攝像機(jī)（9)的快口關(guān)閉信號(hào)，關(guān)閉快n，暫停拍 攝激光光斑圖像，激光光斑圖像采集卡（7)采集不到紅外攝像機(jī)（9)的視頻數(shù)據(jù)后，自動(dòng)停 止圖像采集，至此完成了一個(gè)激光脈沖發(fā)射時(shí)刻測(cè)量和激光光斑圖像拍攝；運(yùn)個(gè)過(guò)程一直 持續(xù)下去，直到連續(xù)Imin沒(méi)有探測(cè)到激光脈沖信號(hào)或收到停止測(cè)量指令，激光光斑測(cè)量控 制計(jì)算機(jī)（5)停止激光光斑的測(cè)量。
[0009] 激光光斑測(cè)量系統(tǒng)工作時(shí)序如圖2所示。（11)為激光脈沖時(shí)序，Ti和T2間隔為激 光脈沖Li與L2的發(fā)射時(shí)間間隔，T郝P2間隔為激光脈沖L1的脈寬；為信號(hào)處理模塊 輸出的方波信號(hào)時(shí)序，方波信號(hào)的上升沿和下降沿與對(duì)應(yīng)的激光脈沖上升沿和下降沿在時(shí) 序上是一致的；（13)為激光光斑圖像采集卡工作時(shí)序，測(cè)量激光脈沖L4時(shí)，J4時(shí)刻進(jìn)入圖 像采集等待狀態(tài)，P4時(shí)刻后自動(dòng)停止該激光光斑圖像的采集；（14)為紅外攝像機(jī)快口開閉 控制時(shí)序，測(cè)量激光脈沖L4時(shí)，K4時(shí)刻開快口，P4時(shí)刻關(guān)快口。
[0010] 目前常用的有外觸發(fā)功能的圖像采集卡的啟動(dòng)時(shí)間為1ms~3ms，Jw時(shí)刻的確定 原則是保證紅外攝像機(jī)（9)快口開啟前激光光斑圖像采集卡（7)進(jìn)入工作狀態(tài)，控制圖像 采集卡的圖像采集時(shí)間是為抑制干擾信號(hào)影響。
[0011] 紅外攝像機(jī)巧）的快口控制策略是在保證激光光斑探測(cè)率的前提下，盡量降低每 帖圖像的曝光時(shí)間。前3個(gè)激光脈沖用于測(cè)量激光照射時(shí)刻和照射時(shí)序，從第4個(gè)激光脈 沖開始測(cè)量激光圖像，因此該測(cè)量系統(tǒng)可W測(cè)量每個(gè)激光脈沖的照射時(shí)刻和除去前3個(gè)激 光脈沖的每個(gè)激光光斑圖像。攝像機(jī)快口控制策略需要考慮=方面因素，一是激光光斑圖 像探測(cè)率；二是照射在祀標(biāo)上的激光脈沖時(shí)序抖動(dòng)；=是測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)序測(cè)量誤差和控制 誤差。第一因素，激光指示器的測(cè)量要求是除去前3個(gè)激光脈沖，激光光斑圖像探測(cè)率為 99. 9%，一個(gè)激光照射周期Imin，激光脈沖總數(shù)1200個(gè)，只允許漏測(cè)一個(gè)激光光斑，因此設(shè) 計(jì)攝像機(jī)快口控制策略時(shí)余量要充分。第二因素，因祀標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度較低，可忽略祀標(biāo)運(yùn)動(dòng)對(duì) 測(cè)量激光脈沖照射時(shí)刻的影響，若載機(jī)與祀標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度600m/s，運(yùn)將使相鄰激光脈沖 照射在祀標(biāo)上的時(shí)刻與激光指示器發(fā)射時(shí)刻相差0.1yS，同時(shí)激光指示器的照射時(shí)序也有 一定誤差，因此載機(jī)飛行航路的變化和激光指示器照射時(shí)序誤差需要精確計(jì)算，W便優(yōu)化 攝像機(jī)快口控制策略。第=因素，激光脈沖時(shí)序測(cè)量誤差、控制信號(hào)上升沿和下降沿時(shí)序誤 差、紅外攝像機(jī)快口控制誤差是測(cè)量系統(tǒng)自身誤差，可W根據(jù)硬件參數(shù)確定，運(yùn)些誤差對(duì)測(cè) 量過(guò)程影響很大。不同的激光指示器，激光脈沖寬度是變化的，用每個(gè)激光脈沖的下降沿作 為攝像機(jī)快口的關(guān)閉信號(hào)，自適應(yīng)激光照射時(shí)序波動(dòng)和激光脈寬抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了攝像機(jī)快口 的最優(yōu)控制。制定攝像機(jī)快口控制策略，需要綜合考慮上述=方面因素，才能達(dá)到最佳測(cè)量 效果，為實(shí)現(xiàn)激光光斑圖像探測(cè)率99. 9%的要求，攝像機(jī)快口控制參數(shù)計(jì)算如下。
[0012]見圖2,測(cè)量第N(N> 4)個(gè)激光光斑圖像，紅外攝像機(jī)開快口時(shí)刻Kw為：
[OOU]
(21)
[0014]式中：Tn1為第N-1個(gè)激光脈沖照射在祀標(biāo)的時(shí)刻，y S ;
[0015] Ql為激光脈沖發(fā)射頻率，化；
[0016] U為載機(jī)與祀標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，m/s;
[0017]ST為激光脈沖時(shí)序測(cè)量誤差，yS; 陽(yáng)〇1引 5L為激光脈沖發(fā)射時(shí)序誤差，yS;
[0019] 5K為紅外攝像機(jī)快口控制誤差，yS;
[0020]S。為測(cè)量系統(tǒng)時(shí)鐘誤差，]iS;
[0021] 見圖2,測(cè)量第N個(gè)激光光斑圖像，紅外攝像機(jī)曝光時(shí)間TW為； 陽(yáng) 02引 Tn=Pn-Kn 倘） 陽(yáng)〇2引式中：Pn為測(cè)量第N個(gè)激光光斑圖像，紅外攝像機(jī)關(guān)快口時(shí)刻，yS。
[0024] 參見圖2,若激光指示器的激光脈沖發(fā)射時(shí)序誤差滿足指標(biāo)要求，可得Pw的最大值 為：
[0025]
巧3) 陽(yáng)0%] 由公式（21)、（22)、（23)，測(cè)量第N個(gè)激光光斑圖像，紅外攝像機(jī)曝光時(shí)間最大值 T'N為：
[0027] T ' N= 2 5 T+2 S L+2 S K+2 S。 （24) 陽(yáng)02引見圖2,測(cè)量第N個(gè)激光光斑圖像，激光光斑圖像采集卡啟動(dòng)時(shí)刻Jw為：
[0029]
口5；)
[0030] 式中：n為激光光斑圖像采集卡啟動(dòng)時(shí)間，ys。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1激光光斑測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成原理示意圖
[0032] 圖2激光脈沖時(shí)序及紅外攝像機(jī)快口控制時(shí)序示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面W某型號(hào)激光光斑實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例對(duì)本發(fā)明的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)闡述，W 使發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征便于理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍作出更為清楚明確的界定。
[0034] 該測(cè)試系統(tǒng)選用化cificSiliconSensor公司的AD1500-10型號(hào)光電探測(cè)器，對(duì) 1. 064ym激光脈沖響應(yīng)率高；運(yùn)算放大模塊采用TI公司的精密運(yùn)算放大器0PA4131，噪聲 低；信號(hào)處理模塊采用TI公司的微秒級(jí)快速響應(yīng)比較器LM319 ;時(shí)碼鐘選用國(guó)家授時(shí)中屯、 的0. 2yS精度時(shí)碼鐘卡；紅外攝像機(jī)選用某型短波制冷紅外攝像機(jī)，對(duì)1. 064ym激光的量 子效率約50% ;數(shù)字圖像采集卡使用Matrox公司的solios采集卡；測(cè)量控制計(jì)算機(jī)采用 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，控制激光脈沖信號(hào)采集、時(shí)碼鐘卡，數(shù)字圖像采集卡、紅外攝像機(jī)、通訊卡 等模塊工作和數(shù)據(jù)收發(fā)。
[0035] 設(shè)激光指示器的參數(shù)為：
[0036] 激光脈沖發(fā)射頻率電=20Hz，激光脈沖發(fā)射時(shí)序誤差5,=5yS;載機(jī)與祀標(biāo)相 對(duì)運(yùn)動(dòng)速度U= 300m/s。
[0037] 激光光斑實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)為：
[0038] 激光脈沖時(shí)序測(cè)量誤差ST= 0. 5yS;紅外攝像機(jī)快口控制誤差5K= 1yS;測(cè) 量系統(tǒng)時(shí)鐘誤差Sc= 0. 1yS;激光光斑圖像采集卡啟動(dòng)時(shí)間n= 2ms。
[0039] 由公式（21)，紅外攝像機(jī)開快口時(shí)刻Kw為：
[0040]Kn=Tn1+49993. 25
[0041] 為提高紅外攝像機(jī)快口控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制策略，W激光光斑實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)測(cè)量的前一個(gè)激光脈沖照射在祀標(biāo)的時(shí)刻町1為基準(zhǔn)零時(shí)，設(shè)置紅外攝像機(jī)開快口時(shí) 刻IV則有：
[00