基于双测尺的相位式测距方法研究

发布时间：2020-04-19 00:05

【摘要】：近几十年来基于激光技术的飞速发展,激光测距技术也迅速提高。激光测距因其大量程和高精度的特点,使得激光测距技术不仅被利用在军事领域,而且也与人们的日常生活息息相关。但是传统的激光测距系统大多采用多个分立的单元电路搭建集成,这就导致其电路复杂、功耗高、体积大、调试困难、开发成本高等诸多弊端,阻碍了激光测距系统在民用领域的应用普及。因此,近十几年激光测距技术吸引了众多学者的研究开发,推动了激光测距技术向小型化、低成本、集成化、安全可靠性等方向发展。本文研究了基于双测尺的相位式激光测距的方法,将相位式激光测距的数据处理部分集成为专用的数据处理电路,将相位式激光测距的数据鉴相过程集中在片内运算。这种实现方案将传统的激光测距系统化简为激光器驱动LD、接收PD和数据信号处理三个部分。本课题以Spartan-6 FPGA作为主控芯片,开发设计了基于相位式测距的测尺信号调理硬件平台,包括通道可编程高速稳定的DDS模块、两路双通道高速数据采集模块、信号差频处理模块、LC滤波电路搭建、百兆以太网口输出电路等;此外,以Verilog HDL为设计语言基于Xilinx公司的FFT IP核设计了apFFT的实现方案。通过在实际项目中的验证,DDS可实现双测尺同时输出测量提高测量速度,同时可灵活编程各测尺频率的相位配置,便于测尺频率变换与软件系统误差修正。基于双测尺的相位式测距方法借其体积小、设计灵活等优势,被广泛应用在各个领域。
【图文】：

测距原理如图 2.1 所示。图 2.1 激光测距原理图2.1.1 脉冲式激光测距原理脉冲激光测距的原理非常简单，主要是通过计算激光脉冲发射单元发射的脉冲串与光电探测接收单元接收的脉冲串之间的时间间隔。脉冲激光测距系统的工作过程是[9]：首先将激光发射口瞄准被测目标物，，通过激光驱动电路驱动激光器发射激光，激光经过光学窗口发射到被测目标物上。同时，采样单元将发出的激光信号收集到由定时器激活的脉冲开关，时钟振荡器开始将时钟频率脉冲输入计数器。反射的激光信号进入光电转换系统

图 2.2 脉冲测距原理图统主要由四部分组成，即发射激光脉冲序列的激光脉时单元和距离测量单元。首先，激光脉冲发射单元瞄换接收单元接收从目标物体反射的回波脉冲串；定时间差；最后由公式计算出距离信息。距离测量如下式DDct221 距离，c 是光速 c 310m/s8 ，Dt2即激光脉冲串与其式可以看出脉冲式激光测距的测量精度与计时单元的要对计时单元的计时精度有很高的要求。近距离测量提高电路中计时信号的频率，高频电路使得测距的成此，脉冲激光测距通常用于长距离测量[10]。测距原理距技术在近距离测量中的缺点，测距精度不高，有的接测距法。相位激光测距技术不需要测量激光脉冲和
【学位授予单位】：北华航天工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN249

【参考文献】

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本文编号：2632692