空间激光准直系统常采用位置传感器(PSD)作为光电接收单元,半导体激光器作为光源。由于PSD具有非线性,激光光源出射激光的衍射特性会导致准直系统在空间不同距离处响应情况不同。为了减少空间激光准直系统工作时在不同空间距离处的重复标定工作,提出了一种模拟PSD探测半导体激光光斑位置的方法。该方法通过设计相关光学系统获取PSD靶面非线性数据及激光光强分布数据,完成了PSD对光斑强度重心响应的模拟。之后对仿真结果进行了实验验证,实验结果表明该仿真系统能够较好地重现实际PSD探测过程,在0~4.5 mm的相对位移范围内最大误差仅为0.026 mm。

为了克服图像传感器在位姿测量中存在响应速度与精度相互制约以及相应图像处理算法复杂的缺陷, 提出一种基于单个位置敏感探测器的目标空间位姿测量方法.首先建立以位置敏感探测器光敏面中心为原点的传感器坐标系并在该坐标系下定义空间姿态角, 然后将合作目标上8个循环交替点亮的红外LED光源作为探测对象, 特征发光点经过会聚镜头成像于探测器光敏面上, 经信号处理得到各点二维像坐标, 并结合光源相对位置关系最终解算得到目标在传感器坐标系下的空间位置和姿态.在对系统稳定性进行验证后完成了位置平移与角度旋转的测量实验.实验结果表明: 提出的方法在视场角为16.3°的范围内探测距离可达10 m, 沿深度方向的位置测量绝对误差最大为36.2 mm, 其他方向位置测量平均绝对误差最大为7.1 mm, 角度测量绝对误差优于2°.该方法解算过程简单、实时性强, 测量更新频率为100 Hz, 可以满足位姿检测的高速要求.