CN101425098A - 红外探测器输出的模拟方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模拟信号发生技术和红外探测技术，具体地说是一种红外探测器输出的模拟方法及装置。它根据目标运动信息和目标位置信息模拟探测器的波形信息，作为红外探测器输出；以信号处理器为核心，还包括DA转换电路及调整放大电路，配有复位电路、时钟电路，其中信号处理器通过串口接口接收来自PC机的目标初始目标运动信息和目标位置信息，对所述初始信息通过控制程序动态提取波形特征并进行恢复处理，得到数字量信息，经SPI接口输送给DA转换电路，把得到的模拟量送至调整放大电路输出。本发明技术可以广泛的应用在各种波形发生器中，使跟踪算法的调试和验证不受限制且仿真结果理想。

Description

红外探测器输出的模拟方法及装置
技术领域
本发明涉及模拟信号发生技术和红外探测技术，具体地说是一种红外探测器输出的模拟方法及装置，应用于四元红外目标跟踪算法的调试和验证与设备信号检测等领域。
背景技术
模拟信号发生技术是仿真技术的一个重要方面。为了使得目标跟踪过程中的数字信号处理算法能够得到快速有效的验证、节约调试过程的成本，模拟信号发生器的作用和意义就显得非常明显了。对于目标和与原点的距离和目标像点相对光传感器的位置都作了算法拟合，这样可以根据目标的变化形成幅度、宽度、上升率均可调的脉冲输出，最大程度的接近真实目标情况下的探测器输出。目前大多数的四元红外探测器模拟信号发生器都是在设定目标后输出幅度、宽度及斜率固定的波形，这样导致跟踪算法的调试和验证都很大程度上受到了限制，没有达到真正的仿真信号源的作用。
发明内容
为了克服现有技术中存在的跟踪算法的调试和验证受限，仿真结果不理想的不足，本发明的目的在于提供一种跟踪算法的调试和验证不受限制且仿真结果理想的红外探测器输出的模拟方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：红外探测器输出的模拟方法：根据目标运动信息和目标位置信息模拟探测器的波形信息，作为红外探测器输出；具体为：用目标运动信息模拟目标沿固定轨迹由远到近的运动动态过程，根据探测器的输出的幅度和目标像点扫描在探测器上的能量成正比的原理，计算目标像点扫描在探测器上的面积(即能量)数据，获取与目标像点扫描面积相对应的探测器输出幅度特征；通过目标位置信息来模拟目标相传感器的位置，包括距离和角度，根据圆锥扫描原理计算出目标波形在运动周期内出现的时刻，作为相位特征；结合目标运动信息获得的幅度特征，从而获得幅度特征和相位特征结合的、作为红外探测器输出的全部动态波形信息。
面积计算式：s＝α*R-R*sinα(R-d)，其中α为像点圆心与探测器相交边沿的夹角，R为像点半径，d为像点与探测器相交的深度；
时刻计算式：t＝θ*T/2∏，其中t为出现的时刻；为像点相对原点偏角；T为系统的运动周期；∏为圆周率。
红外探测器输出的模拟装置：以信号处理器为核心，还包括DA转换电路及调整放大电路，配有复位电路、时钟电路，其中信号处理器通过串口接口接收来自目标的初始目标运动信息和目标位置信息，对所述初始信息通过控制程序动态提取波形特征并进行恢复处理，得到数字量信息，经SPI接口输送给DA转换电路，把得到的模拟量送至调整放大电路输出。
本发明的有益效果是：
本发明所述的红外探测器输出的模拟方法结合了目标的运动信息和位置信息，通过算法实现了对波形的幅度和相位进行了动态模拟，这样的波形模拟包含了波形的全部信息，波形逼真，用在跟踪算法的调式和验证过程中方便、准确、不受限制，仿真效果理想。
本发明采用了高速的数字型号处理器作为主控芯片，它具有时钟主频高、片上外设资源丰富、集成大量RAM等优点特别适合本发明的大量计算，用高速高分辨率的数模转换器作为输出器件，波形模拟高速、真实。本发明装置集成度高，运行稳定，可以方便地对本发明算法功能进行完善。
本发明可应用于四元红外目标跟踪算法的调试和验证与设备信号检测等领域，本发明方式产生波形技术可以广泛的应用在各种波形发生器中。
附图说明
图1为红外探测器输出的模拟装置电路结构图。
图2为红外探测器输出的模拟控制程序流程示意图。
具体实施方式
下面通过结合附图对本发明作进一步详细说明。
红外探测器输出的模拟方法：根据目标运动信息和目标位置信息模拟探测器的波形信息，作为红外探测器输出；具体为：用目标运动信息模拟目标沿固定轨迹由远到近的运动动态过程，根据探测器的输出的幅度和目标像点扫描在探测器上的能量成正比的原理，计算目标像点扫描在探测器上的面积(即能量)数据，获取与目标像点扫描面积相对应的探测器输出幅度特征；通过目标位置信息来模拟目标相传感器的位置，包括距离和角度，根据圆锥扫描原理计算出目标波形在运动周期内出现的时刻，作为相位特征；结合目标运动信息获得的幅度特征，从而获得幅度特征和相位特征结合的、作为红外探测器输出的全部动态波形信息。
面积计算式：s＝α*R-R*sinα(R-d)，其中α为像点圆心与探测器相交边沿的夹角，R为像点半径，d为像点与探测器相交的深度。
时刻计算式：t＝θ*T/2∏，其中t为出现的时刻；θ为像点相对原点偏角；T为系统的运动周期；∏为圆周率。
幅度特征由像点及传感器尺寸决定；相位特征由探测器数目决定(本实施例数目为4个)。
如图1所示，红外探测器输出的模拟装置：以信号处理器DSP为核心，还包括DA转换电路及调整放大电路，配有复位电路、时钟电路，其中信号处理器DSP通过串口接口接收来自目标的初始目标运动信息和目标位置信息，对所述初始信息通过控制程序动态提取波形特征并进行恢复处理，得到数字量信息，经SPI接口输送给DA转换电路，把得到的模拟量送至调整放大电路输出。本实施例还可以通过在信号处理器DSP后接调试电路对模拟情况进行调试。
如图2所示，所述控制程序步骤：首先，用目标运动信息模拟目标沿固定轨迹由远到近的运动动态过程，根据探测器的输出的幅度和目标像点扫描在探测器上的能量成正比的原理，计算目标像点扫描在探测器上的面积数据，获取与目标像点扫描面积相对应的探测器输出幅度特征；再通过目标位置信息来模拟目标相传感器的位置，包括距离和角度，根据圆锥扫描原理计算出目标波形在运动周期内出现的时刻，作为相位特征；结合目标运动信息获得的幅度特征，从而获得幅度特征和相位特征结合的、作为红外探测器输出的全部动态波形信息，然后将信息存储于波形结构体中；再按时钟节拍提取波形结构体中存储的幅度特征和相位特征，通过波形恢复算法得到与该时刻相对应的波形的数字量，最后通过数模转换后输出模拟量波形。
波形恢复计算式：d＝65535*s/s_max，其中d为数字量输出；s为目标像点扫描到探测器上的面积；s_max为扫描最大面积。
信号处理器DSP所接收的信号处理器DSP所模拟的传感器输出可以多路。本实施例为四路。

Claims (5)

1.一种红外探测器输出的模拟方法，其特征在于：根据目标运动信息和目标位置信息模拟探测器的波形信息，作为红外探测器输出；具体为：用目标运动信息模拟目标沿固定轨迹由远到近的运动动态过程，根据探测器的输出的幅度和目标像点扫描在探测器上的能量成正比的原理，计算目标像点扫描在探测器上的面积数据，获取与目标像点扫描面积相对应的探测器输出幅度特征；通过目标位置信息来模拟目标相传感器的位置，包括距离和角度，根据圆锥扫描原理计算出目标波形在运动周期内出现的时刻，作为相位特征；结合目标运动信息获得的幅度特征，从而获得幅度特征和相位特征结合的、作为红外探测器输出的全部动态波形信息；
面积计算式：s＝α*R-R*sinα(R-d)，其中α为像点圆心与探测器相交边沿的夹角，R为像点半径，d为像点与探测器相交的深度；
时刻计算式：t＝θ*T/2∏，其中t为出现的时刻；θ为像点相对原点偏角；T为系统的运动周期；∏为圆周率。
2.根据权利要求1所述红外探测器输出的模拟方法，其特征在于：幅度特征由像点及传感器尺寸决定；相位特征由探测器数目决定。
3.一种红外探测器输出的模拟装置，其特征在于：以信号处理器(DSP)为核心，还包括DA转换电路及调整放大电路，配有复位电路、时钟电路，其中信号处理器(DSP)通过串口接口接收来自目标的初始目标运动信息和目标位置信息，对所述初始信息通过控制程序动态提取波形特征并进行恢复处理，得到数字量信息，经SPI接口输送给DA转换电路，把得到的模拟量送至调整放大电路输出。
4.按照权利要求3所述红外探测器输出的模拟装置，其特征在于：所述控制程序步骤：首先，用目标运动信息模拟目标沿固定轨迹由远到近的运动动态过程，根据探测器的输出的幅度和目标像点扫描在探测器上的能量成正比的原理，计算目标像点扫描在探测器上的面积数据，获取与目标像点扫描面积相对应的探测器输出幅度特征；再通过目标位置信息来模拟目标相传感器的位置，包括距离和角度，根据圆锥扫描原理计算出目标波形在运动周期内出现的时刻，作为相位特征；结合目标运动信息获得的幅度特征，从而获得幅度特征和相位特征结合的、作为红外探测器输出的全部动态波形信息，然后将信息存储于波形结构体中；再按时钟节拍提取波形结构体中存储的幅度特征和相位特征，通过波形恢复算法得到与该时刻相对应的波形的数字量，最后通过数模转换后输出模拟量波形；
面积计算式：s＝α*R-R*sinα(R-d)，其中α为像点圆心与探测器相交边沿的夹角，R为像点半径，d为像点与探测器相交的深度；
时刻计算式：t＝θ*T/2∏，其中t为出现的时刻；θ为像点相对原点偏角；T为系统的运动周期；∏为圆周率；
波形恢复计算式：d＝65535*s/s_max，其中d为数字量输出；s为目标像点扫描到探测器上的面积；s_max为扫描最大面积。
5.按照权利要求3所述红外探测器输出的模拟装置，其特征在于：信号处理器(DSP)所模拟的传感器输出可以为多路。
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