外姿态测量系统中CCD驱动时序的设计及实现

2013-12-01丁振良

自动化仪表 2013年1期

李晶袁峰丁振良

(哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院，黑龙江哈尔滨 150001)

0 引言

目前，空间物体的三维姿态测量在航空航天、船舶、军事等领域有着重要应用。空间物体姿态测量方法有GPS导航法、激光干涉跟踪法、激光雷达法以及计算机视觉测量法等［1-2］。近年来，计算机视觉对于目标的运动姿态参数测量已逐渐成为研究的热点［3］。其中，基于线阵电荷耦合元件(charge coupled device，CCD)的姿态测量方法具有速度快、精度高等特点。

CCD电荷耦合器件具有输出噪声低、动态范围大和电荷转移效率高等优点。按阵列排列的不同，CCD分为线阵CCD和面阵CCD［4-6］。

线阵CCD已在各种非接触测量中得到越来越广泛的应用:大型射电天文望远镜FAST项目采用线阵CCD检测空间三维标志点的实时运动位置［7］;清华大学生物医学工程系利用线阵CCD三维测量，在计算机辅助手术中进行立体定位［8］等。本文就是在多线阵CCD组合测量空间物体外姿态的背景下，进行线阵CCD驱动研究。

为克服以往普通数字电路芯片在实现线阵CCD驱动时存在电路体积大、设计复杂、灵活性和稳定性差等缺点［9］，本文提出了一种基于复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)并使用Verilog HDL语言的线阵CCD驱动脉冲的设计方法。仿真和硬件试验结果表明，该方法的可移植性好、通用性高，能够满足系统的要求。