基于ARM的激光测距系统研究

发布时间：2020-05-21 10:26

【摘要】：激光测距技术作为一种结构简单、安装方便、抗干扰能力强的高精度远距离测量方法,不仅在国防军事领域得到广泛关注,也在民生领域占据着重要地位。但是在军事侦察、资源勘探以及地理测绘等作业环境较为复杂的工作领域,若测距系统的体积过于庞大,将造成使用人员携带不便,增加劳动强度。因此,研究设计具有高集成度与小型化优良性能的激光测距系统,满足人们便捷携带的使用需求,提高系统使用的灵活性。通过分析比较不同测距方法的工作机理,选择了在中远距离范围内拥有较高精度的相位式测距法。针对系统增加测量距离与提升测距精度之间存在的矛盾,采用了多测尺技术;选用差频测相原理,在保证信号相位差不变的同时,降低了后续信号调理电路的难度;采用自动数字测相法简化系统结构,利于系统集成小型化。依据理论分析,提出了一套基于ARM的系统总体设计方案。设计了包括基于ARM的主控模块、激光调制及发射模块、激光接收及调理模块各功能电路的硬件系统,并完成了基于ARM的相关软件开发。选择了适于系统设计要求的激光二极管与APD,完成了激光调制、发射、接收、调理以及波形转换等硬件电路的分析研究与设计;实现了基于AD9959芯片的DDS信号发生源硬件电路设计与基于ARM的驱动程序开发;完成了相位差检测、测距总体程序的软件设计,实现了测距信号的采集与显示。通过实验,完成了各模块硬件电路的功能性测试;搭建了测距实验平台,完成了测距系统的量程、精度及稳定性性能测试,实现了系统在0.200m-30.000m测距范围内最大测量误差为?20mm,并在测距范围内的近程、中程、远程阶段,随机选取一处距离进行了50次重复性实验,验证了系统测距功能的可靠性;完成了系统在测量不同被测目标时测距性能的分析研究。
【图文】：

方法的选择距作为目前应用较广的非接触测量方式，按照测距机理的不同，，53]、干涉测距[54]、三角测距[55]以及相位测距[56]。脉冲测距法气中的传播速度为 c，在仪器与被测物之间来回一次花费的时间为时间 t 之间的关系为：12L ct 于脉冲技术的激光测距示意图，微处理器驱动脉冲发生器发射出脉挡后形成回波信号，经光电转换元件转换为电信号，信号调理电器中，直接测定得到光在系统与测量目标之间来回一次花费的时距离且显示。

图 2-2 基于干涉原理的激光测距示意图.2-2 Laser ranging diagram based on interference prin用的激光具有波长短及单色性优良等特性，别的距离或者测量物体的形变。但在较大的号的干涉结果出现错误，产生测量误差，而作用。法思义就是被测目标、光源及接收单元三者呈源发射出的激光遇到被测面反射回来之后达测距单元进行计算及显示。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH71;TN249

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本文编号：2674136