调频连续波目标捕获系统设计与测距方法研究

发布时间：2020-04-03 23:28

【摘要】：大空间精密坐标测量是重大装备的制造,装配与科学研究的重要基石,在航空航天,国防工业,空间科技等领域占据着举足轻重的地位。高精度,实时,自动化以及大范围现场测量已成为大尺寸空间坐标测量发展的热门趋势。作为一种先进的激光测距方法,调频连续波激光测距具有高分辨率,高精度,测距范围大及可实现无合作目标的非接触测量等优势,因而其在激光测量领域颇受青睐。与脉冲法和相位法等常用无合作目标激光测距方法相比,它具有更高的测距精度及测距分辨率,因此在10~100米的大尺寸空间坐标测量中具有更好的应用前景。就调频连续波激光测距系统而言,其测距原理的深入研究及探究能实现更高测距精度及分辨率的信号处理方法,是当今激光测距领域研究的主要方向之一。本文主要工作如下:1.基于大尺寸空间定位需求,设计了激光雷达单目视觉目标捕获系统及实现目标点捕获的流程;在已有转台控制协议及相关转台控制程序基础上,进行了优化,添加了转台控制的相应功能;就某竖直平面目标点捕获提出了相关数学模型及系统中重要几何关系的调节方式,最终通过实验验证了对竖直平面上目标点捕获的可行性。2.进一步开展了调频连续波激光测距方法研究,深入研究了等光频间隔重采样方法,并在其基础上分析了两种相关重采样算法,通过实验评价了两者的优劣,并阐述了相应实验结果的机理。3.基于现有的重采样方法提出了调幅测距法,阐述了相应原理,并基于该方法提出了信号处理及频-距解算算法,进行了相应的调幅测距实验,比较了调幅测距法和重采样方法;并根据调幅测距及重采样测距的相应算法提出了一种新的重采样算法,在该算法的基础上提出并实现了等1/4周期重采样方法,针对其测距精度进行了相关实验;提出了用CZT对频谱谱峰不断细化的算法,并将其与等1/4周期重采样方法相结合,最终通过实验验证其有助于测距分辨率及精度的提高。
【图文】：

激光雷达目标点捕获系统结构示意图

相应运动控制,三是能够按操作人员要求从相机转台程序界面上获得转台两当前位姿角度。2.1 转台及相关协议介绍本项目所使用的高精度正交双轴二维转台系统由北京航空航天精密机械所(下面简称 303 所)加工制造,其包含两部分,一是高精度正交双轴二维转是转台电控箱。转台与电控箱通过三个航空电缆相连,电控箱以 TI 公司的 D片 TMS320F28335 以及 Altera 公司的 CycloneⅡ系列 FPGA 芯片为核心处理,其中,FPGA 负责根据 DSP 所给出的参数驱动电机,DSP 负责电机算法的实及与上位机通过串行通讯接口 SCI 进行数据交互。对于转台的控制,303 所出了一套只用于控制转台的上位机程序,如图2-3所示,但由于本项目要使用配合转台实现对空间中的目标点进行捕获,所以 303 所的上位机转台控制程不适用。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249

【参考文献】

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本文编号：2613838