光電識(shí)別技術(shù)
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光電識(shí)別技術(shù)范文第1篇
中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044(2011)35-pppp-0c
Design of Intelligent Vehicle Path Identification System Based on Phototube
HUANG Xian
(School of Internet of Things, Wuxi Professional College of Science and Technology, Wuxi 214028, China)
Abstract: Path identification is a key technology in the application of intelligent vehicles. It directly determines the running quality of intelligent vehicles. In this paper, we have developed an intelligent vehicle with advanced path identification algorithm. The embedded system is based on Freescale’s 16-bit MCU, MC9S12XS128.Phototubes are used to collect image samples of monochrome road. Then the discrete recognition algorithm is introduced to extract road black-lines, through which the direction and speed of the intelligent vehicle is controlled. It is proved by experiments that our embedded system fulfills the path recognition task as an intelligent vehicle.
Key words: intelligent vehicles, phototubes, image samples, path recognition
1 智能車整體方案設(shè)計(jì)
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，智能交通也進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)代，無人駕駛智能汽車的研究正是其中的一個(gè)重要方向。
本智能車系統(tǒng)共包括六大部分，如圖1所示。由freescale 16位單片機(jī)MC9S12XS128為核心控制單元，由路徑識(shí)別模塊和速度檢測(cè)模塊分別將采集到的路徑信息，和實(shí)時(shí)速度值輸入單片機(jī)，由其處理后，形成合適的控制量來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向，從而使小車自動(dòng)沿著一條任意給定的黑色帶狀引導(dǎo)線行駛。[10]。
2 路徑識(shí)別器件的選擇
智能車路徑識(shí)別模塊是智能車系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊之一，它的好壞直接決定了智能車的性能。因此選擇合適的路徑識(shí)別器件是確定整體方案的關(guān)鍵。路徑識(shí)別方案有CCD/CMOS攝像頭、光電和電磁[19]三種。
方案一：采用CCD/CMOS攝像頭，CCD/CMOS攝像頭的優(yōu)點(diǎn)是前瞻距離大、檢測(cè)范圍寬、檢測(cè)道路參數(shù)多；缺點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要視頻信號(hào)同步分離，且工作電壓高于電池電壓，需要升壓電路，加大了電源的損耗，增加車身重量，而且本系統(tǒng)采用的處理器是25MHZ的單片機(jī)，處理速度有限，并且CCD采集一幀圖像的時(shí)間最快為50ms，對(duì)于一個(gè)速度要求很高的系統(tǒng)，采集時(shí)間過長(zhǎng)，還易受外界干擾，軟件計(jì)算量大。
方案二：使用光電傳感器，光電傳感器的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，且電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)信息快，最重要的是單片機(jī)易于處理。但這種方法對(duì)道路參數(shù)檢測(cè)精度低，易受到外界光線的干擾，且檢測(cè)距離有限。并且獲取的信息量有限，難以獲得較大的前瞻距離；
方案三：電磁是缺點(diǎn)是前瞻太小，且無資料可參考。
綜合各種方案的利弊，本設(shè)計(jì)如圖2所示采用光電傳感器（激光管+紅外光電管）作為循跡方案。并且采用雙排光電管設(shè)計(jì)，下排紅外管用于識(shí)別起跑線、坡度等并進(jìn)行輔助路徑識(shí)別；上排激光管主要用于小車轉(zhuǎn)向控制以及車速控制。相應(yīng)的傳感器狀態(tài)為1時(shí)表示檢測(cè)到黑線，否則就為0.
3 路徑檢測(cè)算法
要使模型車能夠在智能車控制系統(tǒng)的作用下沿跑道快速穩(wěn)定的運(yùn)行，路徑的精確識(shí)別是關(guān)鍵。
3.1 路徑識(shí)別分析
傳感器直線排列的控制策略較為簡(jiǎn)單，應(yīng)用成熟，檢測(cè)效果良好，故本系統(tǒng)采用光電管“一”字型直線布局的排列方式。模型車在賽道上可能出現(xiàn)的狀態(tài)有：普通直道處、彎道處、起點(diǎn)處、十字交叉處等情況，如圖3所示，圓點(diǎn)代表傳感器，黑色為路徑。
每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)是否在黑線上的標(biāo)志位，相應(yīng)在黑線上為1，不在黑線上為0，從而通過對(duì)任一時(shí)刻傳感器標(biāo)志的識(shí)別，判斷模型車的狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)行賽道記憶和速度控制。
為了精確地識(shí)別起跑線和十字交叉線，在程序中，通過統(tǒng)計(jì)檢測(cè)到黑線的傳感器的個(gè)數(shù)及狀態(tài)來區(qū)分兩者。例如，在十字交叉線時(shí)，有大于4個(gè)傳感器檢測(cè)到黑線，且這些檢測(cè)到黑線的傳感器是連續(xù)的，中間沒有間隔，這樣就認(rèn)為是十字交叉線；在起跑線時(shí)，有大于4個(gè)傳感器檢測(cè)到黑線，且這些檢測(cè)到黑線按的傳感器之間有間隔，這樣就認(rèn)為檢測(cè)到的為起跑線。在實(shí)踐中，只有當(dāng)模型車位置偏差過于大時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)判斷失誤，此種方法有較高的成功率，在經(jīng)過大量的統(tǒng)計(jì)和調(diào)節(jié)模型車的狀態(tài)，最終采用了這種方法。
3.2 路徑識(shí)別算法的設(shè)計(jì)
路徑識(shí)別算法大致分為兩種，即連續(xù)識(shí)別算法和離散識(shí)別算法。兩者最大區(qū)別在于路徑探測(cè)信息通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后，連續(xù)識(shí)別算法中得到的是連續(xù)的信息，或者說是通過AD轉(zhuǎn)換后得到的相當(dāng)于灰度值一樣的信息，然后通過插值計(jì)算可以得到非常精確的路徑信息，但連續(xù)識(shí)別信息量大，處理有一定延時(shí)。
路徑離散識(shí)別算法是通過普通IO端口將激光接收管的電壓值讀入微控制器，根據(jù)端口輸入的高、低邏輯電平來判斷該傳感器是否處于黑色引導(dǎo)線上方，再篩選出所有處于引導(dǎo)線上方的傳感器，便可以大致判斷出此時(shí)車身相對(duì)道路的位置，確定出路徑信息。算法簡(jiǎn)單易行且信息采集更新速率快，因?yàn)檩斎肓繛殚_關(guān)量，所以對(duì)硬件及算法的要求都比較低，但離散識(shí)別算法中得到是數(shù)字量，中間缺少過度，得到的路徑信息是基于間隔排布的傳感器的離散值，對(duì)于兩個(gè)相鄰傳感器之間的“盲區(qū)”無法提供有效的距離信息，因此其識(shí)別路徑的精度極大的受限于傳感器的間距但在傳感器數(shù)目較多的情況下也可以實(shí)現(xiàn)較高的識(shí)別準(zhǔn)確性[3]。
針對(duì)離散識(shí)別算法的弊端，一方面，設(shè)計(jì)前瞻板時(shí)，在兼顧檢測(cè)范圍的情況下注意盡量減少傳感器的距離；另一方面，通過記憶算法細(xì)化檢測(cè)信息，即在兩個(gè)傳感器的檢測(cè)“盲區(qū)”時(shí)，軟件上通過記憶上個(gè)時(shí)刻檢測(cè)到黑線的傳感器的編號(hào)和前一段時(shí)間前瞻板的移動(dòng)方向，就可以預(yù)測(cè)下個(gè)時(shí)刻黑線出現(xiàn)的位置。通過這樣的處理過程后，就能得到一個(gè)比較連續(xù)的路徑信息，并將此路徑信息應(yīng)用到轉(zhuǎn)向和車速控制策略中，轉(zhuǎn)向和車速調(diào)節(jié)比較平滑，在2m/s~3m/s的范圍內(nèi)，舵機(jī)響應(yīng)及時(shí)，可以滿足智能車的控制需求，并沒有出現(xiàn)因?yàn)槎鏅C(jī)響應(yīng)不及時(shí)而造成控制失效的情況。
對(duì)采集到的道路信息還需要進(jìn)行數(shù)字濾波。由于在智能車運(yùn)行過程當(dāng)中難免會(huì)因?yàn)橘惖涝蚧蛘哂布蛞敫蓴_因素，表現(xiàn)為檢測(cè)到離散的黑點(diǎn)，但是這些黑點(diǎn)等干擾因素有一個(gè)共同的特點(diǎn)：持續(xù)時(shí)間短、沒有規(guī)律。所以采取的措施就是當(dāng)發(fā)現(xiàn)有賽道跳變時(shí)，丟棄這次采集到的路徑數(shù)據(jù)，而是使用上一次采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行打舵和調(diào)速?zèng)Q策。但是當(dāng)連續(xù)多次發(fā)現(xiàn)賽道的跳變時(shí)，就說明原來的循跡跟蹤有誤，采用新的路徑信息進(jìn)行打舵和調(diào)速?zèng)Q策。路徑檢測(cè)流程圖如圖4所示。
4 結(jié)束語
本智能車用飛思卡爾16位單片機(jī)MC9S12XS128做核心控制單元，用光電管采集黑白路徑信息，單片機(jī)通過對(duì)采集圖像的分析與計(jì)算，自動(dòng)控制小車的運(yùn)行方向和速度，從而實(shí)現(xiàn)智能車快速穩(wěn)定的沿黑線行駛。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，該光電管電路工作穩(wěn)定，可靠性高，能很好的識(shí)別出路徑信息。
參考文獻(xiàn):
[1]梁昆,王韜,丁丁,楊明,等.上海交通大學(xué)SmartStar隊(duì)技術(shù)報(bào)告(節(jié)選) [J].電子產(chǎn)品世界,2010,17(1):54-55
光電識(shí)別技術(shù)范文第2篇
從目前曝光的谷歌眼鏡開發(fā)者版來看，其所具備的功能無非是連接互聯(lián)網(wǎng)、收發(fā)郵件、拍照、查看谷歌地圖等等，諸如此類功能在智能手機(jī)、平板電腦上早已實(shí)現(xiàn)。但可穿戴式設(shè)備不同于便攜式設(shè)備的意義在于，它是與人的身體緊密融合在一起的，直接延伸和加強(qiáng)人的能力，也就是說它是一件增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型信息處理設(shè)備，就像是將科幻片中的人類科技?jí)粝氚徇M(jìn)了現(xiàn)實(shí)。
很多粉絲對(duì)谷歌眼鏡給予厚望，不過同時(shí)也不乏質(zhì)疑的聲音。一些體驗(yàn)過谷歌眼鏡的玩家表示，谷歌眼鏡還缺少可以展現(xiàn)其技術(shù)潛力的殺手級(jí)應(yīng)用，自身重量、電池續(xù)航能力、散熱等方面也不盡如人意。谷歌眼鏡不支持任何3G頻率，外出時(shí)需要借助手機(jī)上網(wǎng)，因此現(xiàn)在還無需擔(dān)心其會(huì)對(duì)智能手機(jī)行業(yè)造成任何沖擊。
如果要談谷歌眼鏡對(duì)智能手機(jī)等終端產(chǎn)品行業(yè)的影響還為時(shí)尚早的話，谷歌眼鏡對(duì)上游關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)的影響卻非常值得關(guān)注。根據(jù)最新的報(bào)道，谷歌眼鏡擁有分辨率640×360的頭盔式顯示系統(tǒng)、500萬像素的攝像頭、骨傳導(dǎo)音頻傳感器，支持Wifi和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)。從谷歌眼鏡的配置來看，未來微投影顯示、骨傳導(dǎo)耳機(jī)、語音識(shí)別等等都可能因可穿戴式設(shè)備而得到大的發(fā)展。可穿戴式設(shè)備將有力促進(jìn)視聽技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的變革，上游產(chǎn)業(yè)有望從中獲益。
今年年初，有報(bào)道稱Google已經(jīng)申請(qǐng)了“具備骨傳導(dǎo)揚(yáng)聲器的可穿戴式電腦裝置”的專利。這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⒙曇敉ㄟ^佩戴者的頭骨傳導(dǎo)至聽覺神經(jīng)，在這個(gè)過程中，不需要使用到耳朵，因此使用者既能清晰地聽到系統(tǒng)聲音，同時(shí)耳朵也不至于被堵塞，仍可聽到外部聲音。近年來，骨傳導(dǎo)技術(shù)發(fā)展很快，骨傳導(dǎo)藍(lán)牙耳機(jī)、骨傳導(dǎo)助聽器等逐漸興起，未來谷歌眼鏡無疑為骨傳導(dǎo)技術(shù)開辟了一個(gè)嶄新的市場(chǎng)。
頭盔式顯示系統(tǒng)是谷歌眼鏡的核心，這從谷歌將其命名為Project Glass（投影眼鏡）就可以看出來。在LCD、DLP和LCOS三大投影技術(shù)陣營中，LCOS是最適用于頭盔微顯示的技術(shù)。有關(guān)報(bào)道顯示，谷歌已收購了臺(tái)灣芯片制造商奇景光電旗下的液晶顯示器部門立景光電6.3%的股權(quán)，以幫助后者擴(kuò)大硅芯片和模塊的生產(chǎn)規(guī)模。立景光電是全球領(lǐng)先的LCOS設(shè)計(jì)和制造商，其開發(fā)的頭戴型顯示器成為谷歌眼鏡的主要配件。在成熟的LCD、DLP技術(shù)的打壓下，LCOS一直沒能成為投影機(jī)的主流技術(shù)，發(fā)展得不溫不火。谷歌眼鏡這種頭戴式顯示設(shè)備的興起，或許將為L(zhǎng)COS產(chǎn)業(yè)提供千載難逢的打翻身仗的機(jī)會(huì)。
光電識(shí)別技術(shù)范文第3篇
關(guān)鍵詞：激光電視；家居全息；技術(shù)瓶頸
中圖分類號(hào)：TN94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
激光電視是射線管電視的一個(gè)重要形式，也是實(shí)現(xiàn)高解析大幅面電視的一個(gè)重要突破口。雖然OLED技術(shù)將半導(dǎo)體電視顯示技術(shù)推向了一個(gè)新的高度，但此舉難以給市場(chǎng)需求的大幅面電視提出足夠經(jīng)濟(jì)的解決方案。OLED技術(shù)對(duì)于裸眼3D技術(shù)的支持也有待于進(jìn)一步突破。馬年春晚的舞臺(tái)全息激光技術(shù)讓國人眼前一亮，事實(shí)上，長(zhǎng)虹電視的有關(guān)研究可以使得本技術(shù)進(jìn)入居家客廳的周期大幅度提前。
1傳統(tǒng)激光電視技術(shù)
傳統(tǒng)激光電視技術(shù)采用了背投技術(shù)，平面顯示策略。此種策略下，電視機(jī)驅(qū)動(dòng)三色激光器，通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的掃描棱鏡和步進(jìn)電機(jī)控制的成像棱鏡，在電視屏幕上直接投射并透射出相關(guān)影像。
歸納來講，傳統(tǒng)激光電視技術(shù)存在三個(gè)弊端：
（1）體積較大。采用了背投技術(shù)的傳統(tǒng)激光電視，為了保障電視激光束的合理投射角度，其屏幕后方空間必須設(shè)計(jì)較寬大的透射區(qū)，“大肚子”電視的布局無法回避。
（2）刷新率低。基于機(jī)械馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的刷新系統(tǒng)，即便運(yùn)行在1.5萬rpmin的轉(zhuǎn)速下，完成1990線的4K高清掃描也需要0.13min，如果實(shí)現(xiàn)80Hz的舒適掃描頻率，必須使得掃描馬達(dá)達(dá)到1000萬rpmin。迄今為止沒有任何一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)如此高的轉(zhuǎn)速。
（3）視角較小。OLED實(shí)現(xiàn)了接近180度的舒適視角，背投激光電視因?yàn)榛诒惩都夹g(shù)，其視角較難實(shí)現(xiàn)工程級(jí)別的突破。
2全息概念為激光電視帶來生機(jī)
智能家居對(duì)于基于激光交互技術(shù)的激光電視的革新需求主要以下3個(gè)方面：
（1）智能茶幾技術(shù)。當(dāng)前的智能茶幾是基于OLED技術(shù)或者LED技術(shù)的茶幾表面，采用全觸摸控制技術(shù)和鋼化玻璃表面技術(shù)，使得茶幾的LED顯示器實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入和智能互動(dòng)。智能茶幾當(dāng)前在智能家居中的地位是作為客廳的第二塊屏幕存在的。但在PDA技術(shù)的沖擊下，智能茶幾顯得較為多余，因?yàn)閷?shí)際客廳中，智能茶幾無法坐穩(wěn)第二塊屏幕的位置，甚至?xí)槊恳粋€(gè)PDA屏幕讓位。且基于OLED和LED技術(shù)的智能茶幾形態(tài)單一，防水性較差，難以與皮革、實(shí)木等材質(zhì)相結(jié)合。
（2）智能廚房技術(shù)。使用PDA在廚房看菜譜的習(xí)慣已經(jīng)在很多家庭中成為習(xí)慣，但PDA防水防油性能不佳，進(jìn)入廚房后沒有合理的安放方式，也較容易發(fā)生跌落等事故。所以，基于全息技術(shù)的激光電視進(jìn)入廚房就成為廚房智能化的首選交互方式。
（3）實(shí)時(shí)交互技術(shù)。智能化家居門禁技術(shù)、智能化燈光控制技術(shù)和智能化家居穩(wěn)控技術(shù)，均要求有一塊可以跟隨用戶走動(dòng)的屏幕，這塊屏幕最好質(zhì)量為零，無需攜帶，召喚即來。而這種技術(shù)在全息激光電視技術(shù)中能得到完美支持。
3智能全息3D激光電視的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)需求
付瀚毅（2014）對(duì)激光全息技術(shù)在智能電視技術(shù)中的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了全面研究，且制作了第一臺(tái)概念機(jī)。雖然概念機(jī)的成本價(jià)格較高，但其各項(xiàng)成本均有通過產(chǎn)能的放大化進(jìn)行壓縮的可能。馮傳崗（2011）經(jīng)過研究后認(rèn)為，使用激光技術(shù)的全息電視會(huì)成為21世紀(jì)電視產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)者，激光家居全息技術(shù)會(huì)成為21世紀(jì)改變居民生活方式的核心技術(shù)之一。
3.1硬件需求
首先，使用空氣投射技術(shù)的高亮度激光透射管，每空間至少應(yīng)該有3處部署。激光器能量應(yīng)該在9W以上，因?yàn)槠渫干浣遣⒉淮螅瑨呙杈€并沒有4K視頻復(fù)雜，所以，其電機(jī)壓力較小。15000rpmin電動(dòng)機(jī)足夠?qū)崿F(xiàn)掃描要求。
其次，因?yàn)橐陨蠑?shù)據(jù)處理中心的實(shí)質(zhì)是基于低精度電子全站儀的人員定位、紅外攝像探頭的手勢(shì)識(shí)別、激光電視投射設(shè)備的全息投射三位一體的設(shè)備，核心處理器為后置臺(tái)式設(shè)備，而近端處理器采用價(jià)格低廉的全志8核心設(shè)備足夠滿足單一探頭的近端控制。所以，分布式系統(tǒng)成為智能家居的核心業(yè)務(wù)。
核心業(yè)務(wù)采用基于IBM架構(gòu)的家庭計(jì)算機(jī)主機(jī)，運(yùn)行在2.4GHz以上的前端主頻、8個(gè)獨(dú)立處理核心、運(yùn)行在16GB運(yùn)行內(nèi)存，可以基本滿足系統(tǒng)的核心處理支持。激光電視透射系統(tǒng)包含兩個(gè)軸向的步進(jìn)電機(jī)，32位步進(jìn)電機(jī)控制版，基于全志8核心系統(tǒng)的近端控制器。收拾識(shí)別和人員定位近端控制器同樣采用全志系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)近端數(shù)據(jù)處理。
3.2經(jīng)濟(jì)需求
人員定位精度應(yīng)該在0.5m以內(nèi)，人員矢量定位角度應(yīng)該在15度以內(nèi)，人員手勢(shì)定位應(yīng)該在0.2m以內(nèi)。雖然低精度電子全站儀的定位精度足夠?qū)崿F(xiàn)此技術(shù)，但低精度電子全站儀的成本目前仍然較高，在3000元左右，激光器和紅外攝像裝備的價(jià)格也難以更大限度的壓縮，所以至少需要兩個(gè)低精度電子全站儀的家居電視系統(tǒng)整體成本難以控制在40000萬元以下。
隨著市場(chǎng)推廣的進(jìn)行，產(chǎn)能逐漸釋放，系統(tǒng)的科技附加值會(huì)得到進(jìn)一步的分?jǐn)偅杀疽矔?huì)持續(xù)下降，未來的基于全息激光電視的智能家居產(chǎn)品等效今天購買力應(yīng)該在15000元上下。也有可能未來的位圖圖像識(shí)別技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的動(dòng)作識(shí)別，電子全站儀被軟件替代后，系統(tǒng)的終端售價(jià)應(yīng)該會(huì)小于1萬元。這就為市場(chǎng)需求的進(jìn)一步放大提供了技術(shù)支持。
結(jié)語
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)達(dá)，作為單向媒體終端的電視機(jī)即將被家居淘汰的趨勢(shì)已經(jīng)越來越明顯，這也是一個(gè)歷史潮流。但電視技術(shù)不但不會(huì)被淘汰，還會(huì)隨著科技的發(fā)達(dá)始終作為家居的核心存在。可能不久的將來，壁掛電視像以往的射線顯像管電視一樣成為歷史。但具有智能交互技術(shù)的激光電視還會(huì)成為家居的核心交互設(shè)備。電視機(jī)和電視背景墻在家居概念中逐漸消失以后，激光電視技術(shù)會(huì)使得電視在家居中“無處不在”。這是在不久的將來就可以實(shí)現(xiàn)的新生活方式。
參考文獻(xiàn)
[1]徐大雄.全息術(shù)的新進(jìn)展：數(shù)字激光全息三維圖像信息處理和傳輸[J].中國品牌與防偽，2010，12（12）：99-101.
光電識(shí)別技術(shù)范文第4篇
【關(guān)鍵詞】圖書分揀;智能;RFID;自動(dòng)分揀
前言
隨著社會(huì)對(duì)知識(shí)需求程度不斷提高，學(xué)生或其他行業(yè)工作人士對(duì)文化追求程度不斷提升，圖書館的讀者借書、還書量也在逐年增多，這給對(duì)圖書館所還書籍進(jìn)行分揀的工作人員帶來巨大的工作壓力。因此，如何加快圖書分揀的進(jìn)程，更加高效地將所還書籍進(jìn)行分類整理，提高服務(wù)滿意度，是圖書館急需解決的問題之一。而RFID圖書智能分揀系統(tǒng)在圖書館中的應(yīng)用可以大大提高圖書分揀效率與準(zhǔn)確性。
1.圖書智能分揀系統(tǒng)工作原理及工作流程
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
該系統(tǒng)由輸送裝置、識(shí)別裝置、分揀裝置組成。輸送裝置為一輸送機(jī)，可運(yùn)送所歸還圖書到圖書識(shí)別區(qū);識(shí)別裝置為RFID讀寫器，分別與上位機(jī)、單片機(jī)相連接，在每本圖書中貼上RFID標(biāo)簽，掃描器可以通過無線射頻識(shí)別圖書信息;分揀裝置包括一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向與輸送裝置前進(jìn)方向垂直的推板，以及一個(gè)與推板連接的步進(jìn)電機(jī)，完成圖書分揀工作;識(shí)別裝置和若干個(gè)分揀裝置沿輸送裝置的運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置于輸送裝置上方。各分揀裝置的運(yùn)行方向前方分別設(shè)有分揀光電開關(guān)，分揀光電開關(guān)及步進(jìn)電機(jī)均分別與單片機(jī)連接，各裝置根據(jù)指令工作組成圖書智能分揀系統(tǒng)。
圖1 圖書智能分揀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
1.2 系統(tǒng)工作流程
該系統(tǒng)由輸送裝置、識(shí)別裝置和分揀裝置組成。系統(tǒng)工作時(shí)，通過識(shí)別光電開關(guān)檢測(cè)有無需要分揀的圖書：若有，則通過單片機(jī)控制輸送裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)正常運(yùn)行;若沒有圖書，則輸送裝置改為低速運(yùn)行。兩種工作模式相互組合既節(jié)約電能，又不耽誤分揀過程。當(dāng)圖書通過架于輸送裝置上方的RFID掃描裝置，由RFID掃描裝置讀取嵌于書內(nèi)的電子標(biāo)簽，由讀寫器與上位機(jī)進(jìn)行通信并經(jīng)由上位機(jī)顯示書籍所屬類別。上位機(jī)與單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，將書籍所屬信息所對(duì)應(yīng)的指令發(fā)送給圖書分揀裝置。當(dāng)輸送裝置將書傳至對(duì)應(yīng)分揀裝置時(shí)，分揀光電開關(guān)根據(jù)所收到指令檢測(cè)所需分揀類別的書籍是否到來：若到來，則執(zhí)行單片機(jī)中驅(qū)動(dòng)分揀系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)的程序，由電機(jī)帶動(dòng)推板將書籍通過相應(yīng)的分揀口推入分揀箱中。其中，推板可沿軌道做往返運(yùn)動(dòng)，圖書結(jié)束立即回到初始位置，根據(jù)所需分揀類別數(shù)設(shè)置分揀口的個(gè)數(shù)自此完成書籍檢測(cè)、歸還、傳送、分揀的整個(gè)過程。
2.系統(tǒng)中各部分設(shè)備原理分析
2.1 RFID圖書掃描裝置
本系統(tǒng)識(shí)別圖書信息利用RFID技術(shù)，通過發(fā)送無線射頻，來讀取預(yù)先置于書籍之中的電子標(biāo)簽，從而采集圖書分類信息。RFID技術(shù)的可讀寫性、高可靠性、可定制化的特點(diǎn)， 在滿足圖書館現(xiàn)實(shí)需求和保障現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，充分考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展性和開放性， 以疏耦合RFID圖書電子標(biāo)簽為信息載體，以RFID中間件為橋梁， 提高圖書分揀管理的效率，以及準(zhǔn)確率。
RFID工作原理：
RFID技術(shù)為Radio Frequency Identifi-cation的英文縮寫，即射頻識(shí)別，是一種通過無線射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別的非接觸式技術(shù)。該技術(shù)擁有的射頻信號(hào)能夠自動(dòng)識(shí)別和收集區(qū)域內(nèi)的信息數(shù)據(jù)，它的識(shí)別過程是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，不需要人為干預(yù)，并且能夠適應(yīng)各種環(huán)境。
RFID基本工作流程如下：
（1）讀寫器將信號(hào)發(fā)射給天線;
（2）當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入有無線信號(hào)的磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，標(biāo)簽會(huì)被激活，通過天線將代碼信息發(fā)出;
（3）讀寫器接收到由電子標(biāo)簽發(fā)來的信號(hào)后，讀寫器讀取代碼信息并進(jìn)行解碼，然后傳送給電腦控制器即上位機(jī)。
2.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)利用51單片機(jī)進(jìn)行串口通信，當(dāng)RFID掃描圖書信息成功并傳送到上位機(jī)界面后，通過單片機(jī)控制系統(tǒng)與上位機(jī)進(jìn)行通信，通過上位機(jī)的書籍分類信息指令，控制各分揀口分揀裝置的啟動(dòng)與停止。
2.2.1 單片機(jī)與上位機(jī)通信過程
2.2.1.1 傳輸協(xié)議
波特率：?jiǎn)纹瑱C(jī)需要根據(jù)使用的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，結(jié)合選定的通信波特率，計(jì)算出UART寄存器設(shè)置值。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，上位機(jī)COM口的通信波特率也須設(shè)置成和單片機(jī)相一致的傳送速率。
數(shù)據(jù)格式：數(shù)據(jù)格式由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗(yàn)位、1位停止位組成。
2.2.1.2 單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)流程
單片機(jī)采用中斷的方式與上位機(jī)進(jìn)行通信，通過設(shè)置UART中斷控制寄存器的中斷控制位使能該中斷。
2.2.1.3 上位機(jī)設(shè)計(jì)
上位機(jī)在Visual Basic6.0（VB）環(huán)境下開發(fā)。VB支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動(dòng)編程模式，并可使用無限擴(kuò)增控件。利用VB，可以通過三種方式完成串口通信。
用VB提供的具有強(qiáng)大功能的通信控件;
調(diào)用WINDOWS API函數(shù)，使用WINDOWS提供的通信函數(shù)編寫移植性強(qiáng)的應(yīng)用程序;
利用文件的I/O完成。
本上位機(jī)采用通信控件進(jìn)行上位機(jī)開發(fā)，應(yīng)用VB提供的通信控件MSCOMM。該控件具有完善的串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能，可對(duì)串口狀態(tài)及串行通信的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。通過此控件，PC機(jī)可利用串口與其他設(shè)備進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信。
3.總結(jié)與展望
本文利用RFID技術(shù)，單片機(jī)與上位機(jī)串口通信以及一些硬件搭建方法等知識(shí)，提出了基于RFID的圖書智能分揀系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確檢測(cè)書籍并進(jìn)行自動(dòng)分揀，全過程除放書外無需人工操作，可以大大減少人工分揀的工作量，提高工作效率，并有很好的準(zhǔn)確率、穩(wěn)定性、伸縮或是擴(kuò)展性、場(chǎng)地適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠在其他圖書館大范圍推廣使用。
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光電識(shí)別技術(shù)范文第5篇
軍事領(lǐng)域?qū)鈱W(xué)技術(shù)的運(yùn)用由來已久，我們今天日常生活中許多光學(xué)相關(guān)的技術(shù)與產(chǎn)品都是軍事應(yīng)用在先，而后轉(zhuǎn)化為民用品。光學(xué)手段在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要作用，被大家深刻認(rèn)識(shí)應(yīng)該是從以美國為首的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)及后來進(jìn)行的幾個(gè)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的實(shí)效看出來的。隨著“全天候作戰(zhàn)”、“精確打擊”、“復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境”及“無延遲攻擊”等現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)需求不斷演變，光電武器裝備也在不斷推陳出新，廣泛應(yīng)用在預(yù)警、告警、瞄準(zhǔn)、定位、監(jiān)視、偵察、武器對(duì)抗、精確制導(dǎo)、信息通信、夜視觀測(cè)等諸多領(lǐng)域；其地位也日益重要，漸漸成為或?qū)⑴c雷達(dá)同等地位的探測(cè)設(shè)備，與無線電網(wǎng)同等地位的光電通信裝備，與化學(xué)能武器同等地位的激光武器裝備等。
從一般光電系統(tǒng)到機(jī)載光電系統(tǒng)
通常，以光電相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)的構(gòu)成系統(tǒng)都可以稱為光電系統(tǒng)，現(xiàn)今人們對(duì)于光電系統(tǒng)并不陌生，在日常生活中隨處可見。光電系統(tǒng)是以光學(xué)工程、激光工程、精密機(jī)械、信息處理、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的收集、轉(zhuǎn)換、控制、處理、提取信息、能量轉(zhuǎn)換、輸出等，并集成多種傳感器實(shí)現(xiàn)特定功能系統(tǒng)的總稱。
從對(duì)光波利用方式不同，光電系統(tǒng)可以分為：信息感知，信息傳遞，能量傳遞等。它們從組成和機(jī)理上有許多相似之處，又有功能側(cè)重不同帶來的功能單元和性能指標(biāo)的不同。
信息感知類光電系統(tǒng)組成示意框圖如圖1（a）所示。光電系統(tǒng)感知的信息是來自于目標(biāo)/背景的光波特征，比如溫度差異、顏色差異、灰度差異等，有反射光，如可見光探測(cè)，也有目標(biāo)/背景自身的輻射，如紅外探測(cè)，不同的溫度在探測(cè)器上看到的亮度不同，其波段是指覆蓋了紫外光、可見光、紅外光、遠(yuǎn)紅外光，波長(zhǎng)從200納米到幾十個(gè)微米的范圍。
信息感知類的光電系統(tǒng)是通過其光學(xué)通道收集來自目標(biāo)/背景反射或自身輻射的光波，經(jīng)探測(cè)器部件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，形成圖像（有時(shí)是電信號(hào)）信息，經(jīng)信號(hào)處理單元得到目標(biāo)信息。系統(tǒng)管理模塊，管理調(diào)度伺服控制系統(tǒng)及光機(jī)運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光學(xué)通道在一定角度范圍內(nèi)搜索或跟蹤目標(biāo)；有時(shí)為了獲得目標(biāo)的相對(duì)距離，控制激光輸出并對(duì)回波進(jìn)行處理得出需要的信息。主要指標(biāo)包括：探測(cè)距離、分辨率、工作波長(zhǎng)、定位精度等，光電系統(tǒng)大多數(shù)屬于這一類。如地面防空系統(tǒng)中的紅外周掃警戒系統(tǒng)、船載光電瞄準(zhǔn)裝置等。
信息傳遞類的光電系統(tǒng)是以光波作為信息載體，形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或互聯(lián)互通的光通信的網(wǎng)絡(luò)，此類系統(tǒng)的組成示意框圖如圖1（b）所示。從圖中可以看出，其組成圖與圖1（a）中組成相似，不同點(diǎn)在于將探測(cè)系統(tǒng)中的測(cè)距的激光收發(fā)功能模塊演變?yōu)橥ㄐ判畔⒌氖瞻l(fā)處理模塊。地面無線光通信設(shè)備已經(jīng)有比較成熟的產(chǎn)品了，地-星光通信也已經(jīng)有應(yīng)用。目前主要有激光通信和紫外通信，主要指標(biāo)包括，通信帶寬、通信距離等。
能量傳遞類的光電系統(tǒng)，這里主要指用激光方式將較大的能量傳遞到另一個(gè)受體上，并發(fā)生作用，的光電系統(tǒng)。主要有激光干擾、激光毀傷、激光照明、激光充電等方式，其原理組成示意框圖如圖1（c）所示。激光光束定向性好，能量傳遞效率高，與其它兩類系統(tǒng)相比，更加強(qiáng)調(diào)光束性能以及指向的控制和調(diào)節(jié)，如光束會(huì)聚、波前校正，光軸穩(wěn)定等。包括地、空、艦船、星載激光定向干擾系統(tǒng)、激光致盲系統(tǒng)、激光武器、激光照明、激光充電系統(tǒng)等，主要技術(shù)指標(biāo)有工作波長(zhǎng)、輸出光功率、作用距離、激光轉(zhuǎn)換效率、光束指向精度等。
機(jī)載光電系統(tǒng)
機(jī)載光電系統(tǒng)與地基、艦載、車載、星載等光電系統(tǒng)原理是基本相同的。但是在機(jī)載環(huán)境中應(yīng)用的裝備，由于平臺(tái)對(duì)設(shè)備要求苛刻、外部環(huán)境嚴(yán)酷、作戰(zhàn)形態(tài)復(fù)雜多變，給光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了不同于其它應(yīng)用平臺(tái)的能力需求和技術(shù)難題，可以概括為以下幾個(gè)方面：
1、來自機(jī)載平臺(tái)本身的不利因素：包括寬頻振動(dòng)（0～2000Hz），大過載、大機(jī)動(dòng)，機(jī)體變形，復(fù)雜的內(nèi)部電磁干擾，寬幅波動(dòng)的供電環(huán)境，嚴(yán)格的能耗要求，嚴(yán)格的重量體積要求，突出部分的氣動(dòng)限制，共形、隱身，長(zhǎng)期反復(fù)使用等。這些對(duì)于“秒”級(jí)精度的光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了非常苛刻的要求；
2、外部嚴(yán)酷的環(huán)境要求包括：從極冷到極熱（零下五六十?dāng)z氏度到一百多攝氏度的范圍），風(fēng)、雨、沙塵、鹽霧、霉菌、陽光暴曬、氣動(dòng)加熱、大氣湍流等，這些因素往往是同時(shí)作用，綜合影響，無疑給機(jī)載光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)增加了許多難度；
3、戰(zhàn)場(chǎng)形態(tài)復(fù)雜多變方面的不利因素：如距離遠(yuǎn)、運(yùn)動(dòng)快、機(jī)動(dòng)大，光波傳輸通道的大氣波動(dòng)、散射、遮擋等隨時(shí)存在，有些目標(biāo)還進(jìn)行隱身偽裝。機(jī)載光電系統(tǒng)必須在這些不利因素影響下實(shí)現(xiàn)良好的性能。
因此，為了應(yīng)對(duì)多種因素的影響，機(jī)載光電系統(tǒng)在保證性能的前提下，必須做到各方面的平衡。高動(dòng)態(tài)、寬范圍變化、容積率高等因素的綜合作用，帶來了機(jī)載光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的不同理念、構(gòu)型和方法。許多很好的光學(xué)、結(jié)構(gòu)材料、器件適應(yīng)不了環(huán)境要求不能用了；為了在動(dòng)態(tài)環(huán)境中保證光學(xué)系統(tǒng)精度、運(yùn)動(dòng)精度，需要設(shè)計(jì)既輕巧又要有良好剛度的精密結(jié)構(gòu)；為了保證在平臺(tái)強(qiáng)烈振動(dòng)和機(jī)動(dòng)的狀況下光軸的穩(wěn)定性、圖像的清晰度，機(jī)載光電系統(tǒng)必須考慮復(fù)雜的陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)和良好的減震系統(tǒng)，隨著探測(cè)距離和激光束照在數(shù)百千米目標(biāo)上的需求，有些系統(tǒng)已采取二級(jí)穩(wěn)定系統(tǒng)等更為復(fù)雜的控制技術(shù)；在實(shí)現(xiàn)超視距進(jìn)行探測(cè)時(shí)，背景復(fù)雜，目標(biāo)輻射很弱加上大氣通道上的湍流和散射，目標(biāo)信息檢出處理增加了很大的難度；隨著平臺(tái)飛行速度更高，飛行高度達(dá)到臨近空間，特殊的熱管理等帶來的材料問題、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償問題、熱控問題等一系列技術(shù)難題也非常富有挑戰(zhàn)性。
機(jī)載光電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
1、信息感知類機(jī)載光電系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）被動(dòng)探測(cè)，隱蔽性好；（2）能提供高分辨率可視化圖像；（3）角分辨率精度高，能夠遠(yuǎn)距分辨群目標(biāo)；（3）不受電磁干擾影響，適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境遠(yuǎn)距探測(cè)；（4）全天時(shí)工作，提升夜視夜戰(zhàn)能力。
2、信息傳遞類機(jī)載光電系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）光通信信號(hào)帶寬寬，信息容量大；（2）無線光通信方向性好，保密性高。
3、能量傳遞類機(jī)載光電系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）無延遲攻擊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)打擊；（2）定向能輸出，提高作戰(zhàn)效率；（3）實(shí)現(xiàn)無線方式傳送能量。
機(jī)載光電系統(tǒng)在擁有上述諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也存在一些不足，由于光電輻射波長(zhǎng)較短，易受氣大氣條件的影響而性能降低。
機(jī)載光電系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用
目前在國外三代機(jī)、四代機(jī)、預(yù)警機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)以及特種飛機(jī)等上面普遍都裝備了光電系統(tǒng)，光電系統(tǒng)隨著光電子、信息處理、計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，已歷經(jīng)了三代的發(fā)展，目前性能更加先進(jìn)的系統(tǒng)和技術(shù)也在大資金的投入下進(jìn)行著研發(fā)。
按照應(yīng)用細(xì)分，機(jī)載光電系統(tǒng)可分類如下：
信息感知領(lǐng)域
1、光電預(yù)警/告警探測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對(duì)飛機(jī)、彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈等目標(biāo)的搜索、跟蹤和定位，為預(yù)警機(jī)以及防空反導(dǎo)體系提供目標(biāo)信息，具有抗電磁干擾、反隱身和被動(dòng)探測(cè)等特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)廣域預(yù)警/告警的有力手段。美歐、日本等國發(fā)展了多型光電預(yù)警/告警系統(tǒng)，國外目前的典型應(yīng)用門警（Gatekeeper）系統(tǒng)對(duì)巡航導(dǎo)彈探測(cè)距離達(dá)到800千米左右；美國F-35戰(zhàn)斗機(jī)的分布式孔徑系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)周視360度全向感知，告警距離達(dá)到十幾千米。
2、光電監(jiān)視與偵察（ISR）系統(tǒng)，通過利用光電傳感器發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、確認(rèn)、監(jiān)視、跟蹤并定位目標(biāo)，獲取戰(zhàn)場(chǎng)信息，具有高分辨率成像、晝夜偵察與監(jiān)視、快速獲取敵方情報(bào)等特點(diǎn)，是提供戰(zhàn)場(chǎng)支援和奪取信息優(yōu)勢(shì)的重要手段。最具代表性的為美國雷神公司的“全球鷹”光電偵察系統(tǒng)，其對(duì)地目標(biāo)分辨率小于0.2米。
3、機(jī)載跟瞄系統(tǒng)按使用方式又可分為光電雷達(dá)（紅外搜索跟蹤系統(tǒng)）、晝夜瞄準(zhǔn)吊艙、光電轉(zhuǎn)瞄轉(zhuǎn)塔等。
（1）機(jī)載光電雷達(dá)是用于戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)空中目標(biāo)進(jìn)行大范圍快速搜索、探測(cè)和跟蹤定位的光電設(shè)備，具有抗電子干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好、定位精度高、探測(cè)隱身目標(biāo)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可在戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程探測(cè)跟蹤，獨(dú)立支持火控系統(tǒng)完成超視距攻擊，已成為作戰(zhàn)飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)重要的戰(zhàn)術(shù)傳感器之一。由意大利、英國和西班牙組成EURO-FIRST集團(tuán)，研制的裝備在“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)上的PIRATE光電雷達(dá)，迎頭探測(cè)距離達(dá)到50千米以上。
（2）晝夜瞄準(zhǔn)吊艙是集紅外、電視、激光于一體的機(jī)載光電探測(cè)系統(tǒng)，使用紅外、電視可在晝夜條件下對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行搜索、識(shí)別和跟蹤，跟蹤狀態(tài)下利用激光對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，主要用于配合中近距電視/紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈、衛(wèi)星/慣性制導(dǎo)炸彈、激光制導(dǎo)炸彈等空面武器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確打擊。美國諾思羅普?格魯門公司的Litening吊艙對(duì)地探測(cè)距離可達(dá)30千米以上。
（3）光電觀瞄轉(zhuǎn)塔是用于直升機(jī)/無人機(jī)/反潛巡邏機(jī)等實(shí)現(xiàn)對(duì)地/對(duì)海偵察和攻擊的光電瞄準(zhǔn)設(shè)備，能夠在晝夜條件下偵察和瞄準(zhǔn)，為航炮、火箭等多種無控武器攻擊提供瞄準(zhǔn)參數(shù)，可進(jìn)行激光制導(dǎo)武器（導(dǎo)彈或炸彈）等制導(dǎo)武器提供制導(dǎo)信息實(shí)現(xiàn)精確打擊；美國FLIR公司的Star SAFIRE HD光電觀瞄轉(zhuǎn)塔，超小視場(chǎng)下可以識(shí)別18千米處的成年人目標(biāo)。
信息傳遞領(lǐng)域
無線光通信技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的射頻通信技術(shù)，有其自身的特點(diǎn)：從紅外波段到紫外波段，為信息傳輸提供了超寬頻帶能力，保密性好，不受電磁福射的影響。包括機(jī)群之間、衛(wèi)星與飛機(jī)、飛機(jī)與地面站之間的無線激光通信。目前由于機(jī)載平臺(tái)要求苛刻、動(dòng)態(tài)影響大，機(jī)間激光無線通信還處在探索和實(shí)驗(yàn)階段，如FALCON系統(tǒng)預(yù)期實(shí)現(xiàn)50km以上2.5Gbps帶寬的數(shù)據(jù)通信，未來將達(dá)到幾百千米的能力。同時(shí)，由于紫外日盲特性和大氣層中良好的散射傳播特性，與激光通信不同，可實(shí)現(xiàn)非視線傳輸，具有低竊聽率，高抗干擾性和全天候工作等優(yōu)點(diǎn)，但由于目前器件水平不高、數(shù)據(jù)傳輸速度不大，距離近，目前機(jī)載應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
能量傳遞領(lǐng)域
應(yīng)用主要包括激光定向?qū)瓜到y(tǒng)、激光武器系統(tǒng)、激光照明、激光充電等方面。光電對(duì)抗是指敵對(duì)雙方在光波段的抗?fàn)帲康脑谟谄茐幕虼輾撤焦怆妭刹煅b備和光電制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)使用效能。目前在光電對(duì)抗系統(tǒng)開發(fā)中有代表性的為諾格公司的LAIRCM（大型飛機(jī)紅外對(duì)抗系統(tǒng)）、DIRCM（定向紅外對(duì)抗系統(tǒng)），有效對(duì)抗紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的距離達(dá)到十幾千米，激光武器系統(tǒng)利用高能激光束對(duì)目標(biāo)進(jìn)行毀傷，具有無延遲攻擊、射程遠(yuǎn)、無限次發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)，可用于攔截彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、高機(jī)動(dòng)的空中和地面目標(biāo)等，雖然目前還在技術(shù)驗(yàn)證階段，但未來將是重要的機(jī)載武器裝備之一。波音公司、諾斯羅普?格魯門公司和洛克希德?馬丁公司聯(lián)合在大飛機(jī)上開展了先進(jìn)機(jī)載激光武器試驗(yàn)系統(tǒng)（ATL），其激光器功率100千瓦，作戰(zhàn)距離達(dá)到20千米以上。由于超大功率的激光能源系統(tǒng)龐大，整個(gè)系統(tǒng)占了幾乎一架飛機(jī)，因此，在作戰(zhàn)飛機(jī)平臺(tái)的裝備還有很長(zhǎng)的距離。
與日俱增的重要地位
相對(duì)于電磁波雷達(dá)而言，工作在光波段的機(jī)載光電系統(tǒng)，工作機(jī)理上具有高幾何分辨力、高頻譜分辨力以及被動(dòng)獲得信息等優(yōu)點(diǎn)。隨著光電子基礎(chǔ)技術(shù)研究的不斷突破，近30年光電系統(tǒng)獲得了空前的發(fā)展，在“海灣戰(zhàn)爭(zhēng)”、“科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)”、“阿富汗反恐戰(zhàn)爭(zhēng)”等一系列局部戰(zhàn)爭(zhēng)中得到了廣泛應(yīng)用，也取得了令人矚目的效果，從中也展現(xiàn)了其在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)模式中的重要作用。
早期機(jī)載光電系統(tǒng)是為了解決夜視觀察的輔助作用，隨著作戰(zhàn)模式向精確打擊模式的演變，機(jī)載光電成為精確瞄準(zhǔn)、精確定位、精確投放武器的必需裝備，而從偵查監(jiān)視及信息獲取的角度，由于光電系統(tǒng)幾何分辨力高、光譜分辨力高、圖像真實(shí)，目前已成為獲取高質(zhì)量戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)情報(bào)的最有效手段。隨著空中作戰(zhàn)中電磁環(huán)境的日趨復(fù)雜，機(jī)載光電探測(cè)系統(tǒng)被動(dòng)探測(cè)，不受電磁干擾、隱蔽性好、信息可視化等優(yōu)勢(shì)更顯突出，發(fā)揮著與雷達(dá)等探測(cè)手段同等重要的作用。面對(duì)飛行器幾倍聲速，高機(jī)動(dòng)，高隱身等新的作戰(zhàn)需求的變化，以光電探測(cè)和激光攻擊的光電武器系統(tǒng)是滿足“無延遲攻擊”的最佳選擇。大數(shù)據(jù)率、多源、多機(jī)平臺(tái)協(xié)同的數(shù)據(jù)傳輸離不開高帶寬傳輸能力的機(jī)載光通信系統(tǒng)。
總之，隨著光電子技術(shù)、量子探測(cè)技術(shù)、高速處理技術(shù)、高效率激光能量轉(zhuǎn)換技術(shù)、高性能材料技術(shù)等光電技術(shù)不斷突破，機(jī)載光電系統(tǒng)性能還將進(jìn)一步得到提升，在未來機(jī)載平臺(tái)上將會(huì)發(fā)揮更加重要的作用。
機(jī)載光電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
為適應(yīng)日益嚴(yán)酷的作戰(zhàn)環(huán)境，應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)對(duì)象的升級(jí)換代，未來的高科技戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)新一代機(jī)載光電系統(tǒng)不斷提出新的需求。加之基礎(chǔ)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，同時(shí)推動(dòng)光電系統(tǒng)不斷發(fā)展。機(jī)載光電系統(tǒng)未來的發(fā)展基本可以概括為性能提升、功能拓展、系統(tǒng)綜合和概念創(chuàng)新。
1、性能提升、功能拓展：“看得更遠(yuǎn)、看得更清、瞄得更準(zhǔn)”是機(jī)載光電系統(tǒng)發(fā)展永恒的主旋律。機(jī)載光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)在新技術(shù)的推動(dòng)下，探測(cè)能力較以往有了大幅提升。未來光電雷達(dá)將達(dá)到幾十千米甚至上百千米的探測(cè)能力，成為反隱身、超視距作戰(zhàn)的利器。瞄準(zhǔn)吊艙將將達(dá)到更遠(yuǎn)的探測(cè)距離和更精確的瞄準(zhǔn)定位，使戰(zhàn)機(jī)能夠在百千米距離就可以對(duì)地面目標(biāo)發(fā)起精確打擊。光電情報(bào)監(jiān)視偵察系統(tǒng)分辨率將進(jìn)一步提升，并將能夠覆蓋更廣的戰(zhàn)場(chǎng)偵察范圍。未來系統(tǒng)分辨率將達(dá)到厘米級(jí)，甚或更高。并將通過光譜細(xì)分技術(shù)提高對(duì)偽裝目標(biāo)的識(shí)別能力，同時(shí)結(jié)合無人機(jī)長(zhǎng)航時(shí)優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)不間斷地戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)高分辨率偵察監(jiān)視，戰(zhàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)盡在掌握之中。
2、系統(tǒng)綜合、概念創(chuàng)新：“從單一到綜合、從傳統(tǒng)到新體制”使機(jī)載光電系統(tǒng)充滿活力。F-14飛機(jī)的IRST，F(xiàn)-15飛機(jī)的SNIPER吊艙都是單一功能的光電系統(tǒng)，而F-35飛機(jī)則采用一個(gè)EOTS和6個(gè)DAS進(jìn)行系統(tǒng)綜合，成為集空/地探測(cè)、導(dǎo)彈告警、態(tài)勢(shì)感知為一體的綜合光電系統(tǒng)。可以預(yù)計(jì)，在未來機(jī)載光電系統(tǒng)綜合化程度會(huì)更高，不同功能、不同波段的光電單元有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)載態(tài)勢(shì)感知、探測(cè)瞄準(zhǔn)、告警、干擾、毀傷和通信能力的一體化。新體制、新概念的光電產(chǎn)品將隨著技術(shù)發(fā)展不斷涌現(xiàn)。自由曲面共形光學(xué)天線將使未來的機(jī)載光電系統(tǒng)光學(xué)窗口不再突出，而與飛機(jī)機(jī)身融為一體；光學(xué)超材料的出現(xiàn)將使光電系統(tǒng)光學(xué)特性出現(xiàn)異于尋常的變化；孔徑編碼成像將改變傳統(tǒng)幾何光學(xué)的成像概念；采用光量子技術(shù)的量子雷達(dá)則將使經(jīng)過隱身、偽裝、防護(hù)的目標(biāo)無所遁形…。
結(jié)語
