[发明专利]一种高速线阵CCD信号的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于瞄准技术领域，具体涉及一种高速线阵CCD信号的测量方法。

背景技术

CCD（Charge Coupled Device）又称电荷耦合器件，是用大规模集成电路工艺制作而成，具有光电转换、存贮和光电扫描功能，具有体积小、抗振动、寿命长、功耗小，弱光下灵敏度高和不用预热等优点。作为光电瞄准仪的传感器，提高了光电准直性能，实现高精度测角。

但CCD的接口要求较为严格，不仅需要多路时钟驱动信号，而且多路时钟信号必须严格同步，且CCD一般采取位流输出的方式，要求接收方具备快速转换和信号处理能力。在以往应用中，由于CCD特殊的接口要求，限制了光电设备的信号处理速度，以常规的1024像元的线阵CCD为例，一帧信号的处理时间往往需要十几毫秒到几十毫秒，限制了光电瞄准仪处理高速信号的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速线阵CCD信号的测量方法，以实现CCD信号的高速、精确采集。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种高速线阵CCD信号的测量方法，其实现如下：光源通过狭缝，形成一条光狭缝，通过立方棱镜、物镜组成的光学系统，产生瞄准的平行光束，照射到目标棱镜；目标棱镜返射平行光束，通过物镜、立方棱镜，折转后聚焦在光学系统的焦面上；CCD位于光学系统的焦面处，接收到光狭缝信号，转换为代表光狭缝信号强度和位置的像元电压信号，通过接收和处理CCD输出的像元电压信号，得到目标棱镜与物镜光轴的相对转角信息，实现目标方位角测量。

所述CCD选用1024像元的线阵CCD作为光电信号的转换器件，CCD工作的主时钟频率为1.25MHz/占空比1：1，CCD工作的场同步时钟为500Hz/占空比1：1250，CCD输出的像元时钟频率为312.5kHz/占空比1：1，时钟跳变沿的同步要求为20ns。

选用12位的A/D转换器快速转换每一个像元电压信号，A/D转换器的工作时钟与CCD的像元时钟频率相同，同步时间为19ns。

选用DSP芯片实现CCD工作的主时钟、CCD工作的场同步时钟、CCD输出的像元时钟、A/D转换器的工作时钟严格同步。

所述DSP芯片的内部运行时钟频率为20MHz，内部有三个独立的定时器，通过对定时器编程设定的方式，使DSP对应的PWM口输出的频率范围在1Hz～10MHz可调；分别将两个定时器的周期计数器设定为500Hz和1.25MHz对应的数值，按照不同占空比的要求，分别设定两个比较计数器对应的数值，同时将两个定时器设定为同步启动方式，从而在PWM1、PWM2输出口的得到了500Hz/占空比1：1250和1.25MHz/占空比1：1的两个时钟，且两个时钟同步性优于5ns；为得到另两个时钟信号，将1.25MHz的时钟输入到一个二进制同步计数器，通过计数器的二分频和四分频后，可以得到两个严格同步的625kHz和312.5kHz的方波信号。

所述DSP采用汇编语言，利用DSP的高速指令，在1.6us内完成一个CCD像元数据的读取、判断、存储；在2ms内实现一场1024个像元数据的处理、光斑信号的识别、细分处理，实现0.1个像元的CCD处理精度。

本发明所取得的有益效果为：

本发明所述高速线阵CCD信号的测量方法，将CCD需要的三种时钟信号和信号转换的时钟信号，通过时钟分频电路、时序变换电路实现，实现了信号的良好同步和高速采集；采用DSP汇编语言，利用DSP的高速指令，在1.6us内完成一个CCD像元数据的读取、判断、存储；在2ms内实现一场1024个像元数据的处理、光斑信号的识别、细分处理，实现0.1个像元的CCD处理精度，为实现瞄准系统10ms的控制周期、15″测角精度提供了可能：

（1）选用1024像元的线阵CCD作为光电信号的转换器件，CCD工作的主时钟频率为1.25MHz，CCD工作的场同步时钟为500Hz，A/D转换器件的采集时钟频率为625kHz，三种时钟必须保证严格的时序要求；

（2）采用数字信号处理器（DSP）作为CCD信号采集、处理的CPU，利用DSP内置的时钟、脉宽调制输出口，辅以外围逻辑电路，实现CCD时钟与A/D采集时钟的严格同步；

（3）采用DSP汇编语言，利用DSP的高速指令，在1.6us内完成一个CCD像元数据的读取、判断、存储；在2ms内实现一场1024个像元数据的处理、光斑信号的识别、细分处理，实现0.1个像元的CCD处理精度。

附图说明