1.校正系統的組成與原理
校正系統總體框圖如圖1 所示，來自一公里之外的光束，經激光雷達系統接收，通過傾斜鏡反射，光束經分光鏡分光，一部分進入成像系統，一部分進入PSD 位敏傳感器。由位敏傳感器采集光斑位置，形成四路電流信號，經電流電壓轉換放大之后，由單片機進行A/D 轉換并計算出光斑的偏移量，并根據光斑的偏移量計算出驅動壓電陶瓷所需要的電壓。最后將驅動電壓值進行D/A 轉換，并通過高壓驅動器驅動PZT（壓電陶瓷晶體）改變傾斜鏡的角度，從而使光斑始終在成像系統的中心。
圖1 跟蹤系統框圖
2.總體系統設計
2.1位敏傳感器系
位敏傳感器是由Si 光電二極管組成，輸出信號為電流信號。電流大小與光斑位置和光強強弱有關。其初級電路必須是電流電壓轉換電路。四路輸出信號與光斑位置的關系為：
其中i1, i2 , i3, i4 為四路輸出信號。上式求x, y 時用到除法運算，消除了光強變化對位置的影響，從而獲得與光強無關的位置信號。
2.2單片機控制系統
本系統采用dsPIC33F 系列單片機實現12 位的高速A/D 轉換、PID 控制、與D/A 轉換器的通信及與計算機的通信。
系列單片機的A/D 部分采用逐次比較式A/D 轉換，最多有32 路轉換通道，可實現自動通道選擇模式采樣，擁有16個結果緩沖器。在本系統中我們用125K 的采樣速率進行四路模擬信號采樣，當16 個結果緩沖器都滿之后，產生一次中斷，并對每路信號取四次的平均值。逐路采樣延長了每一路信號的采樣時間，并采取四次采樣取平均值的方法，一方面可以減小采樣誤差，另一方面，可以起到濾波的作用。
目標精跟蹤系統需要實現快速反應，這要求我們的算法必須實現快速收斂。我們采用PID(比例-積分-微分)增量算法，可以實現系統的快速收斂。其中P 項為比例項，當誤差大的時候，P 的系數也大，可以實現快速調整；當誤差小的時候，P 的系數也小，可以實現小幅度的調整。隨著時間的消失，P 項有利于減小系統的總誤差。但總有一個靜態誤差。I 項為積分項，對誤差進行積分，可以實現誤差的精度調整，使靜態誤差積累到一定的值乘以I 項的增益因子之后輸出，消除靜態誤差的影響。D 項為微分項，用來實現快速調整，，它對誤差信號的變化率進行響應。
增量算法推導如下：
其增量式為：
微分項的系數。由（2）式可以看出，由于PID 輸出與歷史狀態有關，計算工作量很大，需要對偏差信號進行累加。而采用增量式PID 算法，既（2）的算法，輸出量為誤差的增量，可以減小計算量。
轉化采用的是SPI 通信方式，D/A轉換器選用的時TLV5638,它是雙路輸出的D/A 轉換器，其輸出的最高電壓是參考電壓的2 倍，其飽和電壓為電源電壓VDD -0.4v ,也是說參考電壓不應該大于V DD -0.4v ，另外，D/A 轉換必須在片選信號CS 的下降沿。而對運放偏移量、PID 系數的確定等都是通過計算機控制，MAX232 串口與計算機的通信，很多資料都有介紹，在這里不再累述。