线阵CCD交汇光靶高速飞行物位置与速度测量(3)
3. 系统总体结构
3.1. 定位系统原理
3.1.1. 一文传感器
一个物体距离柱面透镜系统比较远的地方可以看作一个质点。由柱面透镜有以上特点可知，一个在足够远的点光源，当它的一束光照射到正柱面透镜的前表面时可视为是平行光束。这束平行光经过透镜后将会聚在一条平行于柱面透镜的主轴线上，成一个条状光斑的像。不同方向的平行光束，经透镜成像后在焦面上会成不同位置的像。其物—像的关系特点是：当光点的位置上下移动时,条状光斑的像将相应地作上下的反向移动,而当光点水平移动时,条状光斑的像将相应作水平运动。当柱面透镜的两端距离足够长，且物体自由地在一个包含透镜主轴的固定平面运动时，它对应的像将会始终与一个固定且垂直于透镜主轴的直线相交于固定的点。因此利用垂直于柱面透镜的主轴放置的一文线阵CCD可以检测出包含点光源及柱面透镜主轴的平面。
3.1.2. 三文传感器
由几何学可知，三个不共面的平面相交于一点，所以如果我们知道包含点光源的三个不共面的平面我们也就知道点光源在空间的三文坐标了。
如3.1.1.每一个一文传感器采用合适的算法我们将会能够算出来包含点光源的一个平面，如果利用三个一文传感器来检测点光源，以合适的布站我们将得到包含点光源的三个不共面的平面，从而算出点光源的空间三文坐标。
利用三个一文传感器检测三文位置的原理如图11所示,系统采用三个同样的一文传感器，都由柱透镜与线阵CCD构成的摄像系统,由于镜头将外部的光点变换为垂直于CCD的线状光斑,解算时首先将传感器检测到的光斑位置，通过该光斑位置与透镜主轴可以构成一个平面,由3个非共轴的一文传感器导出的3个平面的交点,就能确定目标点的三文空间位置。
3.1.3. 系统总体结构
3.1.2中所提到只是原理上的三文传感器系统。要提高系统的检测能力，系统还需要其它部件来辅助，如照射系统，机械部件，步进电机等。下面我们将给出一个能实现物体的位置与速度测量的系统总体结构。
物体在空中飞行时被检测系统的激光照明时，其表面会把光反射回来进入系统成像，线阵CCD接收到信号，通过处理电路及A/D转换得到数字的数据，再经过一个特殊的芯片处理得到一文坐标。最后又由一个特殊的芯片，经过结合三个一文坐标，进行处理算出三文坐标。得到的数据输入到计算机进行下一步存储，处理