1. 研究目的与意义
在一些特殊的领域或者应用场合，对目标的准确定位能起到很重要的作用，比如在生火灾是要准确确定火源，从而更有效灭火；在攻击敌人目标时要准确有效打击目标时也是如此，在分选产品时可以有效地对产品进行分级，从而提高效率。因此研究一种基于红外的目标方位探测系统就成为很有必要。
虽然GPS定位技术已经在导航、测图等方面得到了广泛的应用，但其价格比较高；而小型简易的基于红外线目标方位探测技术则由于其体积小、电路简单、价格低等优势,在小范围定位方面得到越来越广泛的应用。尤其在室内和一些恶劣的条件下，红外探测目标方位就显得更为必要。目标方位红外探测系统可以较好地提供目标和背景间的对比度，有较好的大气窗口，能够在夜间和能见度较差的情况下搜索到目标，可为系统内其他单元指示目标的方位、俯仰位置。
红外探测具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别伪装目标且设备体积小、重量轻、功耗低等特点，在军事上被广泛应用于搜索跟踪、火力控制、制导监视等方面。例如，利用红外成像技术探测巡航导弹等。
2. 课题关键问题和重难点
发送端与输出端进行测试数据比对，设计的电路程序能否识别由外来信号转变成正确的数字信号。程序中要处理好系统对信号的处理。在经过处理识别目标方位，系统处理速度和响应时间很重要。
由于红外线只能视距传播，穿透性极差(可以参考家里的电视遥控器)，当标识被遮挡时就无法正常工作，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显。加上红外线的传输距离不长，使其在布局上，无论哪种方式，都需要在每个遮挡背后、甚至转角都安装接收端，布局复杂，使得成本提升，而定位效果有限。所以红外线室内定位技术比较适用于实验室对简单物体的轨迹精确定位记录以及室内自走机器人的位置定位。
总之上述问题可以归结为：信号识别、信号处理、系统控制、电源供电和工作模式的转换等。
3. 国内外研究现状（文献综述）
定位技术是指在所选定的参考坐标系中确定目标所在的位置，在目标跟踪、运动体导航、测绘以及机械数字化装配等多方面有着极其广泛的应用。大范围的空间目标定位通常采用电磁波为媒介实现的，目前的实现方案相对比较成熟，如民航飞机所装配的机载无线电导航系统以及全球定位系统（GPS）等系统都是通过电磁波的方式为飞机提供实时位置信息。红外线定位工作原理红外线是指波长在760nm~1mm之间的非可见光。由于红外线的光谱频率组成单一，单色性很好，亮度高并且具有非常小的光束发散角，很容易实现直线传播，但是由于红外线的传播速度为光速。 在小范围内进行目标方位检测时，利用红外信号和超声信号之间巨大的传播速度差，，以红外线良好的方向性为基础，触发超声波测距，可以充分发挥红外线和超声波两种信号的优良性能，获取高精度的位置信息，降低系统实现的成本。 红外定位技术有四大优点：环境适应性好，在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光；隐蔽性好，不易被干扰；由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；红外系统的体积小，重量轻，功耗低。目标的光谱特性；方位检测系统的性能；目标和探测口之间的环境和距离；这三大因素是红外技术发展过程中需要解决的主要问题。例如：为充分利用大气窗口，探测器光谱响应从短波红外扩展到长波红外，实现了对室温目标的探测；探测器从单元发展到多元，从多元发展到焦平面，上了两大台阶，相应的系统实现了从点源探测到目标热成象的飞跃；系统从单波段向多波段发展；发展了种类繁多的探测器，为系统应用提供了充分的选择余地。 红外定位探测器芯片一直受制于西方政府和供应商。为打破国外技术垄断，2012年4月，高德红外用2.4亿元超募资金实施红外焦平面探测器产业化项目。2014年2月25日，高德红外公告，公司基于非晶硅的非制冷红外探测器项目成果已获湖北省科技厅鉴定通过，下一阶段将开展试生产及批产工作。 据介绍，在高德红外芯片生产线上，国际主流的非晶硅和氧化钒两种工艺线路可以同时运行。正因如此，高德红外也成为国际上少有的、国内唯一同时具备2条工艺线路的红外探测器芯片生产企业。
目前，美国、法国、德国、英国等已经研制出48x4、288X4、4804、和9604元光伏型碲镉汞扫描焦平面阵列，美圈主张在第二代前视红外中采用4804元，欧洲则采用288X4元。扫描焦平面阵列已经成熟并列人RAH一66曼奇身机等计划，开始在第二代前视红外以及红外成像导弹寻的器穗红外搜索跟踪系统中应用。其分辨率较第一代前视红外增加了50％～60％，探测距离更远，在恶劣气象条件下的工作也更有效沼。
扫描焦平面阵列的优点在于降低了噪声等效温差(NETD)和最小可分辨温差(MRTD)，因而使前视红外的探测距离增大了50％甚至一倍。但是，它的探测单元数量仍然不够多，满足不了全视场成像的要求，属予扫描线列与凝视焦平面阵列之间的过渡型。
4. 研究方案
本课题设计一种新颖的基于红外的方位检测系统，由单片机模块、传感器模块、预处理电路、显示模块、执行机构等部分组成。通过红外传感器对疑似区域进行方位的静态和动态检测，判定是否是目标区域，同时分析在目标在不同方位时的静态特征和动态特征，设计相应的检测算法，对分割出来的疑似区域检测并自动处理。
硬件设计：硬件部分主要由单片机最小系统、传感器采集模块、驱动控制模块、按键模块、显示模块等部分组成。选定系统的主要硬件芯片和传感器等元器件，完成硬件电路的设计；绘制原理图；围绕单片机主控制器核心部件，详细讨论各部分主要电路的组成及工作原理。
软件设计：绘制系统的总体软件框图；编写完善的单片机程序，并在Proteus和Multisim中进行仿真，观察、分析仿真结果。
5. 工作计划
第1周：选题，完成相关表格的填写工作，列出阶段的实施进度计划；
第2周：查阅资料及相关文献，提出设计方案，进行方案论证；
第3周：撰写开题报告；
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