基于卡尔曼算法的激光告警自适应控制系统

作     者：张卓奇 张瑞 牛家麒 薛鹏 李孟委 王志斌 ZHANG Zhuoqi;ZHANG Rui;NIU Jiaqi;XUE Peng;LI Mengwei;WANG Zhibin

作者机构：中北大学仪器与电子学院太原030051 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心太原030051 中北大学前沿交叉科学研究院太原030051 

出 版 物：《激光杂志》 (Laser Journal)

年 卷 期：2024年第45卷第5期

页      面：62-68页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(No.62105302) 山西省基础研究计划(No.20210302124269) 

主　　题：二维激光告警 卡尔曼算法 FPGA 光电探测 

摘      要：针对二维激光告警系统在极端环境下成像质量差的问题,设计了一种基于卡尔曼算法的自适应控制系统。采用两个InGaAs焦平面阵列探测器分别对来袭激光的角度进行精测和粗测,对卡尔曼算法进行推导优化和仿真验证,同时,基于改进后的卡尔曼算法,通过FPGA实现两个探测器的自适应积分控制,达到系统输出自适应控制的目的。结果显示,精测的卡尔曼预测平均误差为0.56%,粗测的卡尔曼预测平均误差为0.78%,在532 nm的模拟光源照射下,自适应控制系统在极端光强下减少了欠曝和过曝的干扰,在不同光强下光斑大小稳定在55个像素左右。实验表明,自适应控制系统提高了激光告警系统在不同光强下的成像稳定性,对激光告警系统在恶劣环境下工作具有重要意义。