PSD定位理论及其在引信中的应用研究
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摘要
本论文在大量文献的基础上，全面研究、总结和概括了位置敏感器件PSD的定位机理及其应用技术，建立了较完整的PSD的理论框架；通过对幅度定位法的研究，得出了由幅度法确定的光斑位置是光斑的等效光强重心这一结论；对影响PSD测量精度的因素做了相应的分析，并对消除背景噪声的方法进行了研究；提出了一种基于PSD的新原理引信应用方案，重点对目标识别途径、起爆控制方法进行了分析和仿真研究；研究了PSD器件在炸点测量和弹道跟踪方面的应用途径。
In this thesis, the positioning theories and applied technology of Position Sensitive Detector(PSD) are studied and summarized based on a large number of references. And the complete theory structure of PSD is set up. The paper got a conclusion that the position of facula determined by the amplitude method is just the centroid of light spot via the research of the amplitude method. The paper analyzed the facts which influenced the measuring precision of PSD and studied the methods which eliminated the noise of background. The paper brought forward a new principle application scheme of fuse based on PSD, especially gave a analyze and research of simulation on the approach of target identify and method of burst control. The paper also studied the method in measuring the burst point and tracking ballistic trajectory.
In this thesis, the positioning theories and applied technology of Position Sensitive Detector(PSD) are studied and summarized based on a large number of references. And the complete theory structure of PSD is set up. The paper got a conclusion that the position of facula determined by the amplitude method is just the centroid of light spot via the research of the amplitude method. The paper analyzed the facts which influenced the measuring precision of PSD and studied the methods which eliminated the noise of background. The paper brought forward a new principle application scheme of fuse based on PSD, especially gave a analyze and research of simulation on the approach of target identify and method of burst control. The paper also studied the method in measuring the burst point and tracking ballistic trajectory.
引文
[1] 张清泰，无线电引信总体设计原理，国防工业出版社，1985
[2] 张清泰，关于引战配合的几个问题，兵工学报(引信分册)，1984(4)
[3] 庄志洪、张清泰、沈亮，导弹引信利用制导信息实现最佳炸点控制研究，航空兵器，1996(6)
[4] 庄志洪、张清泰，实现导弹引信最佳起爆控制研究，制导与引信，1997(1)
[5] 梁棠文等，防空导弹引信设计及仿真技术，宇航出版社，1995
[6] 张志鸿等，防空导弹引信与战斗部配合效率与战斗部设计，宇航出版社，1994
[7] 庄志洪、张清泰，求解战斗部最佳起爆时机的一种方法，现代引信，1997(1)
[8] Tae K.Sung etc. A decoupled adaptive tracking filter for real applications, IEEE,Transaction on Aerospace and Electronic Systems, July 1997, Vol. AES_32, NO. 1 434-442
[9] Yakov Bar-Shalom, A tutorial on multitarget-multisensor tracking and fusion.1997 IEEE National radar conference 15 May 1997 Syracuse, NY
[10] 庄志洪、张清泰，实现导弹引信最佳起爆控制研究，制导与引信，1997(1)
[11] 庄志洪、张清泰，制导引信一体化研究，现代引信，1994(3)
[12] 庄志洪，现代引战配合理论研究，博士论文，1997．3
[13] 文仲辉，导弹系统分析与设计，北京理工大学出版社，1989．10
[14] 王培德，伍中一，估值理论在机动目标跟踪问题上的应用，中国航空学会学术会议论文集，1985
[15] 相里斌、李英才、薛鸣球，位置敏感探测器PSD特性研究及应用，光子学报，pp34-39，12，1993
[16] 袁红星、贺安之、李振华，王志兴，PSD位置特性与光斑及背景的关系研究，东南大学学报，3，1999
[17] 袁红星、吕爱民、贺安之，稳定背景下PSD的位置误差分析，传感器技术，NO.17, 5 1997
[18] William P. Connors, Lateral Photodetector Operating in the Fully Reverse-Biased Mode, IEEE Transaction on Electron Device, Vol. ED-18, August 1971
[19] 王广志、丁海曙、丁辉，位置敏感器件(PSD)的杂光干扰研究，清华大学学报(自然科学版)，NO．1，pp61-64，1997
[20] 丁海曙、王广志、黄欣、丁辉、容观澳，用PSD传感器实现多点运动轨迹的二维和三维实时检测，清华大学学报(自然科学版)，Vol．32，NO．4，1992
[21] Achyut Kumar Dutta、Yoshinori hatanka, A Reduced Capacitance Concept for High-SpeedOptical Position-Sensitive Devices(PSD's), Journal of Lightwavw Technology, Vol. 8, NO.5 1990
[22] 刘劲松、李孟秋、唐壁玉、金湘中，PSD不同位置取向时激光三角位移计的分辨率与测量范围，光学仪器，Vol．18，NO．4，1996
[23] 张晓芳、王宝光、蒋诚志，位置探测器PSD应用于三维坐标测量的理论研究，光学技术，Vol．27，NO．4，7 2001
[24] Claude A. Klein、Robert W. Bierig, Pulse-Response Characteristics of Position-Sensitive Photodetectors, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.ED-21, NO.8, August 1974
[25] Wanjun Wang、Ilene J. Busch-Vishniac, The Linearity and Sensitivity of Lateral Effect Position Sensitive Devices-An Improved Geometry, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 36, NO.11, November 1989
[26] Achyut Kumar Dutta、Yoshinori Hatanaka, A Study of the Transient Response of Position-Sensitive Detectors,Solid-State Electronics Vol. 32, NO. 6,pp.485-492,1989
[27] 吕爱民、袁红星、贺安之，位置指示光源对PSD定位精度影响的实验研究，激光技术，Vol．24，NO．3 6，2000
[28] 张新、王爵树，光电位置传感器测量位置原理及其应用分析，集成电路通讯，季刊，pp1-6，1994
[29] 袁雅珍，位置探测器PSD特性及其在三角测量中的应用，光学精密工程，Vol．4，NO．4，8，1996
[30] 贺安之、阎大鹏，现代传感器原理及应用，第一版，宇航出版社，1995
[31] 路民峰，半导体光电位置检出器件，电子科学技术，NO．12，pp26-28，1986
[32] Masatoshi Nishimura、Jan Van der Spiegel, A compact line andedge orientation,Sensors and Actuators, A40, pp217-225, 1994
[33] 王晓东、赵杰、蔡鹤皋，采用线性PSD设计激光位移传感器的研究，仪表技术与传感器，NO．3，PP34-36，1996
[34] 郑文学、安伟、谷东兵、张剑家，一种非接触光电尺寸检测仪研制，仪器仪表学报，Vol．16，NO．1，pp72-74，Feb，1995
[35] 梁堂文，国外防空导弹引信技术研究动向与发展趋势，制导与引信，Mar．1994
[36] 袁正，国外空军导弹引爆系统发展分析，《挑战与机遇—引信技术发展战略研究》，pp74-78，1995，12
[37] 路建伟，弹上信息综合利用研究，博士论文，12，1999
[38] 张志鸿，目标脱靶方向的识别，制导与引信，1994(3)
[39] 杜汉卿、林发祥，引战系统仿真方案的初步设想，华东工学院，1985．4
[40] 张清泰，引信仿真技术对策研究，制导与引信，1990．4
[41] 庄志洪、张清泰，导弹引信高速数字信号处理，制导与引信，1996．3
[42] 庄志洪、路建伟、张清泰，计算命中破片数及其分布的投影球方法，兵工学报，Vol．20，NO．47pp293-297，11，1999
[43] 庄志洪、路建伟、张清泰，破片速度衰减对命中目标部位的影响，弹道学报，Vol．11，NO．2pp5-8，6，1999
[44] A Development and Comparative Analysis of Two models for Air Defense GunSyetem Burst Kill Probability, AD/A-026398, 1976
[45] A review of Literature on the Theory of Hit and Kill probabilities, AD712788,1970
[46] 徐永鹏，弹目空间交会数学模型，航空兵器，3．1993
[47] 魏华梁等，反坦克导弹制导系统的半实物仿真研究，弹箭与制导学报，pp46-50，3，1996
[48] 陈平等，反坦克导弹仿真软件设计技术研究，弹箭与制导学报，pp51-55，1．1996
[49] Tekalp A.M.、H. Kaufman, On Statistical Identification of a Class of Linear Space-Invariant Blurs Using Nonmonimum-Phase ARMA Models, IEEE Trans.Acoust. Speech, Signal Processing, Vol. ASSP-36, 1998
[50] 李忠应，最优过程理论及其在飞行力学中的应用，航空航天大学出版社，1990
[51] S. A. Murtaugh、H. E. Criel, Fundamentals of Proportional Navigation, IEEE Spectrum, Vol. 3, pp75-85, Dec. 1966
[52] Maurico Guelman, A Qualitative Study of proportional Navigation, IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems, Vol.AES-7, NO. 4, pp637-643,July, 1971
[53] 庄志洪、路建伟、张清泰，制导系统引战配合算法的优化问题，探测与控制学报，Vol．21，NO．1，Mar．1999
[54] 王广志，红外光点运动分析系统及其在体育训练中的应用，体育科学学报，NO．5，1990
[55] 过静君、王广志、黄欣，电视塔模型三维振动动态位移测试方法的研究，测绘学报，VOL．23，NO．4，pp289-294，1994
[56] M. Stuicinga、J. Nobel、P. W. Verbeek、G. K. Steenvoorden、M. M. Joon,Range-finding Camera Based on a Position-sensitive Device Array, Sensors and Actuators, Vol. 17, pp255-258, 1989
[57] A. R. Moore、W. M. Webster,The Effective Surface Recombination of a Germanium Surface With a Floating Barrier, Proc. IRE, Vol. 43, pp427-435, 1955
[58] D. Allen、I. Weiman、J. Winslow. RadiationTracking Transducer, IRE Trans.ON Instrum. I-9, pp335-341, 1950
[59] I. I.Taubkin, A. L. Frimer, Calculation of Longitudinal-effect Photocells, Radio Eng. And Electron Phys., Vol. 7, pp1120-1129, 1952
[60] 霍震、唐诗才，位置敏感光电检测器，半导体光电，Vol．19，NO．1，pp60-66，Feb．，1998
[61] 张新、王爵树、邢昆山，消除二维光点位置传感器光敏区域的周边失真，集成电路通讯，NO．1，pp11-17，1995
[62] Ciann-Dong Yang etc., Generalized Guidance Law for Homing Missiles, IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems, Vol.AES_25, NO. 2, pp197-212,Mar. 1989
[63] Pin-Jar Yuan etc., Solution of True Proportional Navigation for Maneuvering and Nonmanenvering Targets, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol.15,NO. 1, pp268-271, Jan-Feb, 1992
[64] Elliot I. Axelband etc., Ideal Proportional Navigation, Joural of Guidance,Control, and Dynamics, Vol. 15, NO. 5, pp1161-1165, September-October 1992
[65] 吴配伦，国外防空导弹近炸引信主要关键技术和引信与导引头一体化设计分析，制导与引信，1，1996
[66] 沈亮，制导引信一体化研究，专业组会议，1994
[67] 张清泰，兵器近炸引信发展战略研究，《挑战与机遇—引信技术发展战略研究》，pp85-89，12，1995
[68] 周宏仁，三维空间中目标加速度的估值问题，航空学报，pp52-69，1983，4(3)
[69] 崔宁周等，多传感器分布式推广卡尔曼滤波算法及其在雷达红外目标跟踪中的应用，电子科学学报，Vol．19，NO．3，pp289-294，May，1997
[70] 施聚生，引信信号处理技术，兵工学会第六届引信年会论文
[71] 沈亮等，一种无线电引信数字信号处理系统，兵工学会第六届引信年会论文
[72] 涂建平，脉冲编码体制的探测装置信息处理系统设计，制导与引信，1995(2)
[73] Achyut Kumar Dutta etc., A Study of The Transient Response of Position-Sensitive Detectors, Solid-State Electronics,Vol. 32, NO. 6, pp485-492,1989
[2] 张清泰，关于引战配合的几个问题，兵工学报(引信分册)，1984(4)
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[4] 庄志洪、张清泰，实现导弹引信最佳起爆控制研究，制导与引信，1997(1)
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[6] 张志鸿等，防空导弹引信与战斗部配合效率与战斗部设计，宇航出版社，1994
[7] 庄志洪、张清泰，求解战斗部最佳起爆时机的一种方法，现代引信，1997(1)
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[26] Achyut Kumar Dutta、Yoshinori Hatanaka, A Study of the Transient Response of Position-Sensitive Detectors,Solid-State Electronics Vol. 32, NO. 6,pp.485-492,1989
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[47] 魏华梁等，反坦克导弹制导系统的半实物仿真研究，弹箭与制导学报，pp46-50，3，1996
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