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位置敏感探测器在头位跟踪中的应用研究

陶忠祥  
【摘要】:本论文对位置敏感探测器(PSD)在头位跟踪系统中的应用进行了研究。研究涉及了头位跟踪及PSD 的理论、头位跟踪模型及相应的实现技术。论文以基于PSD 的头位跟踪系统实现方案为宗旨,从理论和实践两个方面研究了实现过程中所涉及的关键问题和技术。论文包括以下诸方面内容。 对目前国际国内头位跟踪技术的研究现状进行了综述。以头位跟踪技术为主线,阐述了与论文直接相关的基本理论和关键技术。介绍了位置敏感探测器的理论、特点及分析方法,并提出了PSD 在头位跟踪系统中的应用,为后续研究做了必要的铺垫。 建立了以单个PSD 为测量器件、四个红外发光二极管为辐射源的头位跟踪模型。根据待测参数的数量,分别提出了两自由度和六自由度的两种数学模型,并推导出了参数求解的解析表达式,从理论上完成了对头位跟踪系统的建模。 建立了验证头位跟踪系统模型的硬件实验系统。基于此实验系统,对应用PSD 的头位跟踪系统模型进行了实验验证,得出相应的实验数据。实验结果证明本文所提出的基于PSD 的头位跟踪模型是完全可行的。 对所提出的头位跟踪系统模型进行了详细的误差分析。分析结果表明,影响系统精度的主要原因是成像综合分辨率和系统信噪比,它们分别对应着系统误差和随机误差。提高这两项指标可以相应地提高头位跟踪系统的测量精度。


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