光学系统在受环境振动的影响时,会发生光轴偏离,导致光束指向稳定性下降。为提高振动环境中激光光束指向稳定性,我们对激光光束指向控制方法进行了研究。论文首先对光斑中心定位算法进行研究。通过阈值判断法判断光斑是否存在,并通过对比实验选择能兼顾光斑定位的实时性和精确性的灰度质心法计算光斑中心位置。同时为了消除光学系统调节的滞后性,提出使用卡尔曼滤波跟踪方法对光斑位置进行预测和修正,并进行MATLAB仿真验证。仿真结果表明卡尔曼滤波算法能够对光斑中心位置进行实时预测,满足光斑的实时跟踪需求。为实现对激光光束的实时指向控制,使用PI控制器控制压电摇摆台对光学系统中的抖动补偿镜进行实时调节。论文设计了振动环境中激光光束指向控制实验,对软件系统进行集成测试以及测试效果评估。实验中使用随机扰动器对环境振动进行模拟,实验结果表明,在相同振动环境下,进行实时指向控制后,光斑抖动范围由±2～3像素降低至±1像素。指向控制系统能有效提高光斑稳定性,满足实时进行激光光束指向控制的实际需求。基于前述研究基础,本文编写实现激光光束指向控制软件,经过光机电联调和最终测试,通过了委托方的验收,目前已交付。实际使用情况表明,本系统能满足用户能够实现实时光束指向控制,且抖动补偿镜精度优于0.1*,抖动补偿分辨率优于0.01*,满足实际需求。