四轮定位相关技术
四轮定位相关技术：CCD、CMOS、DSP、PSD
CCD:是英文（Charge Couples Devices）的缩写，是个充电偶合传感器。它是许多种集成半导体电路设计的一种，1969年美国贝尔研究室发明。当初发明的目的是想用作内存记忆用，但意外发现此CCD有很好的光电成像效果。
CCD的主要结构是由一对MOS（Metal Oxide Semiconductor氧化半导体金属）充电电容与储电电容耦合而成的相敏单元，又称像素（pixel），就是一个点。充电电容部分可以把光信号成转换电能，储电电容部分不感光但可储存电能，另有电路将储电电容部分串连。读取时可经此电路将各个相敏单元像素收到的光电能以电脉冲信号的方式一个个送出。每一个脉冲信号只反映一个像素的受光情况，脉冲幅度的高低反映该像素受光情况，代表该像素受光的强弱，读出脉冲的顺序可以反映像素的位置。
通常CCD设计将一串连的像素排列成一行。单行或双行的CCD芯片称为线阵CCD，许多行排成一面的称为面阵CCD。面阵CCD的主要应用是在录像机上，二十年前录像机上大都标有CCD以表示采用新技术。电视机显像的宽高比是4:3，面阵CCD的行列比也都是4:3。线阵CCD芯片的主要应用是在工业，国防及需要高速成像的工业像机。双行像素的目的是取彩色影像。一般的四轮定位仪采用单行像素CCD。
当用CCD芯片设计像机时，可将点光源经果光学镜片（或长孔）转成长条光透影到CCD像素行上。线阵CCD线上，有千百个独立像素，入射光的位置可以直接对应像素的充电部分产生充电，该充电经位移到电容部分后可以以脉冲信号输出，从读出像素的对应位置可判断入射光的投影位置。因此这种以像素决定入射光投影位置的方法比较不受环境光线和背景光线及反射、折射光干扰。 这些背景环境光线只能影响单个像素，适当的数值信号处理后测量精度和测量效果可得到保证。
现代工艺可将CCD像素做成微小到14μm (1mm=1000μm即两个相敏单元之间的距离为14μm)，由于充电与电容耦合需要充电部分只有7μm，另一半是不感光的电容部分。如: 2000点像素的线阵CCD的分辩率为±0.01°时其测量范围可达±10°。四轮定位角度可用简单的光源投影像素位置及焦距计算出。由于温度，湿度，环境光线，背景光及反射光只可能影响每个像素的受光情况及脉冲幅度的高低，不能影响投影像素位置，因此测量稳定度重复度高。
十四年前美国大熊CCD-3000四轮定位机最先采用CCD技术，德国的百世霸跟进。美国的亨特与战车观望数年后也跟进采用CCD。
由于CCD的结构特殊，需用专用制造设备及工艺。生产CCD投资无法和其他产品分摊，因此CCD生产成本高。
CMOS：是英文（Complimentary Metal Oxide Semiconductor互补氧化半导体金属）的缩写。它是一种较新的半导体设计结构。由于CMOS设计结构可提供各种微机，内存记忆，逻辑等电子电路设计要求。 同一CMOS生产工艺设备投资可生产多样产品降低单位生产成本。近十年来CMOS已取代许多其他技术成为电子工业主流工艺。为降低生产成本，近年CMOS技术开始应用到成像芯片，成功地普级了数码像机，传真机，及扫描机的应用。三五年内CMOS必定会取代CCD成为摄像芯片的主流。我们在选用CCD芯片设计传感器时，供应商建议我们换CMOS芯片。因为我们所选CCD芯片已被计画停产。
和CCD一样，CMOS也是有MOS的充电电容结构，也有相对映的储电电容。以类似方法将收到的光电能以电脉冲信号的方式输出。同样的每一个脉冲信号只反映一个像素的受光情况，脉冲幅度的高低反映该像素受光情况，代表该像素受光的强弱，读出脉冲的顺序可以反映像素的位置。射光投影的位置不受温度，湿度，环境光线和背景光线及反射、折射光干扰，因此CMOS测量稳定度重复度与CCD一样高。
CMOS和CCD结构最大不同点是CMOS像素的充电与储存设计结构不同。CCD储存输出的耦合结构必需一个个像素按行按列推送出。CMOS可像内存记忆可随机读出任何一个像素，这是很大的优点。但CMOS付出的代价是占用部分充电感光面做输送电路，因此降低了CMOS对光的敏感度。
在数码摄像应用上可以增加曝光时间补偿低感光度的缺点。在四轮定位测量应用上可用超亮灯源或增加曝光时间补偿。其优点是：一般CCD四轮定位机在强光下无法测量，低感光度的CMOS能在太阳光下照常工作。
PSD:是英文（Position Sensitive Detectors）的缩写：即位置敏感传感器。
PSD 是一块半导体的感光板，上面有三根电极一根连在它的背面，另外两根连在两头。当一个点形状的光照在那个板上面，在连在板两头的电极上就会流出电流来。这个电流和哪个光点照在板上的位置有关系，根据此两端流出电流的比较可算出点形状的光照在板上面的位置。
由于环境光的影响，如果有其他的背景光线和反射的折射的光点也射入PSD的感光板，那么输出的电流将是所有感光板收到的光的总和，产生错误的输出电流。理论上在没有环境光的影响下，PSD可以达到一定的精确度。但在四轮定位应用上环境光的影响是无法避免的。CCD及CMOS输出一串脉冲电压信号，可用一些特殊的数值信号处理技术将环境光过滤消除。 PSD是以连续电流的方式输出，无法有效分辩环境光的影响，因此测量精度重复度不好。点形光的照射位置以电流的方式输出的PSD，还需要AD转换。环境温度，电池电源变化都会引起AD转换率变化，这样的变化也降低系统测量的精度和测量效果。因此PSD产品的精度和稳定性较差，需要经常的对设备进行校正。目前国外四轮定位只有南韩采用此技术。以南韩的爱国民族性，高档修理厂轮胎店都不采用南韩国产定位机。中国市场是南韩定位机唯一大赚钱的市场。
DSP：是英文（Digital Signal Processor）的缩写：即数值信号处理器。
数值信号处理数学是一种用来净化，优化或转化数值信号的数学方程式的通称学名。在工程设计上可用硬件或软件执行。硬件可快速地处理相对简单的数值信号方程式，软件可处理相对复杂的数值信号方程式但速度较慢。一种带有硬件处理特定的数值信号方程式的CPU微机称为DSP。 通常DSP的数值信号运算处理速度比同级的的微机CPU还快10-15倍，它固定 化了特殊的数据处理算法。数值信号的数据处理算法也就是数字滤波的算法，它可消除背景杂光，放大目标光源信号确保了测量结果的准确性。
在高级四轮定位的传感器都需要用到类似的数值信号方程式来它可消除背景杂光，放大目标光源信号确保了测量结果的准确性。15年前当微机CPU是8位慢速（1 M Hz 时种速）时，用DSP是合理的设计。现代微机CPU是16或是32位高速（10-2000 M Hz 时种速）时，用硬件的DSP已不再是优点。比如：正中定位机用最新日本H8系列微机是16位20M Hz高速CPU，完成复杂的数值信号方程式计算后有90%CPU时间在休眠没工作，没有必要用DSP再加快速度。目前无线传感器的数值传输速度是相对较慢，决定了四轮定位运转速度。比如：红外线传输的速度是2400波特率（每秒300字节），433K Hz RF无线是4800波特率（每秒600字节），蓝牙是高频2.4G Hz RF其速度应该比较快。
