[发明专利]一种基于PSD的多光束同步二维位置检测方法

权利要求书

1.一种基于PSD的多光束同步二维位置检测方法，其特征在于包括以下步骤：

多个靶标光源同时发出的调制光束在PSD探测器靶面上形成多个光斑；PSD探测器将多个光斑转换为多个频率叠加的混合电流信号输出，经信号调理后转换成数字信号；

采用双外差异步解调算法将多个频率叠加的数字信号解调还原为多路调制光束的幅值，并通过归一化得出多个光斑的二维位置；

所述双外差异步解调算法包括以下步骤：

1)将I_j(t)分别与第i个LED的调制频率的参考信号sin(ω_it)、cos(ω_it)相乘，其结果经低通滤波得到低频分量和其中，I_j(t)为PSD探测器同时接收到4个LED所发出的红外光后，PSD探测器四个电极中的第j个电极输出的混合电流信号，j＝1，2，3，4，ω_i为第i个LED的调制频率，i＝1，2，3，4，ω′_i为第i个LED发出的调制光束到达PSD探测器时的实际调制频率；为第i个LED发出的调制光束到达PSD探测器的信号与PSD探测器中参考信号cos(ω_it)的相位差；

2)两个低频分量和经平方和运算得到光强幅度信号A_ji为PSD探测器第j个电极输出的第i个LED的幅度信号；

所述通过归一化得出多个光斑的二维位置包括以下步骤：

从PSD探测器四个电极输出的四路4频率混合信号中得到对应于第i个靶标LED的四路幅值A_1i、A_2i、A_3i、A_4i，i＝1，2，3，4；根据PSD探测器输出的第i个靶标LED的四路幅值，采用归一化方法可得到该靶标LED照射在PSD探测器靶面上的光斑的归一化坐标(x_i，y_i)，进而得到全部4个光斑的二维位置；

2.根据权利要求1所述的一种基于PSD的多光束同步二维位置检测方法，其特征在于，所述双外差异步解调算法具体为：

其中，I_j(t)为PSD探测器同时接收到4个LED所发出的红外光后，PSD探测器四个电极中第j个电极输出的混合电流信号，j＝1，2，3，4；为第i个LED单独照射时，PSD探测器第j个电极的输出信号；ω_i为第i个LED的调制频率，ω′_i为第i个LED发出的调制光束到达PSD探测器时的实际调制频率；为第i个LED发出的调制光束到达PSD探测器的信号与PSD探测器中参考信号cos(ω_it)的相位差；LP表示低通滤波。

3.根据权利要求1所述的一种基于PSD的多光束同步二维位置检测方法，其特征在于，所述靶标为四个红外LED；每个LED的辐射角为120度，各LED以不同的频率进行正弦调制，调制后的LED辐射光强呈正弦变化。