基于双振镜的激光扫描系统的设计与实现

发布时间：2020-07-08 06:55

【摘要】：激光技术的快速发展和交通行业的日益繁忙促使交通系统的智能化和现代化的提高。飞机作为当前主要交通运输工具的使用量的增加加剧了飞机调度和机场管理的工作强度。为了降低机场日益繁重的工作强度和提高机场运行效率,论文研究了飞机泊位引导系统中的基于双振镜的激光扫描系统。基于双振镜的激光扫描系统采用激光扫描技术,通过控制双振镜系统的水平步进电机和垂直步进电机的角度改变,完成扫描范围内的空间物体的轮廓提取和识别。在激光扫描系统的研究过程中,论文首先分析了针对飞机特定的扫描物体的轮廓提取的扫描方式,根据飞机机型参数和机身特征,提出了基于特征点匹配的激光扫描策略,采取这种扫描方式可保证激光扫描系统有效地对飞机外形进行描绘和识别;然后论文分析了激光扫描系统的关键技术,对空间坐标转换、激光数据的预处理和步进电机的工作方式进行了讨论,依据飞机泊位过程的精度要求和时间要求,系统确定了激光数据的字节精简及数据去噪的预处理方式和步进电机的工作频率与电机细分数等参数。在系统的关键硬件的构成中,论文讨论了激光扫描系统的主控制器AVR32的控制模块和命令、数据通信电路的硬件设计、电机控制单元FPGA与主控制器AVR32之间的命令同步电路和电机并联驱动电路、激光测距模块的连续测量模式的电路设计以及系统的电源模块。论文最后讨论了激光扫描系统的扫描命令协议和系统软件设计,主控制器AVR32通过移植嵌入式实时操作系统uC/OS-II完成命令解析、执行和回送数据的功能。电机控制单元FPGA通过程序实现电机任一方向下的可选频率的转动。系统根据双振镜结构特点和机场应用环境,提出了双振镜系统的物理零点确定的自适应算法和双振镜系统的回零校准的临界值算法。通过机场飞机的实际入坞引导测试,激光扫描系统满足飞机入坞的不同阶段引导过程的精度和时间要求,实现了飞机泊位引导的功能。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V351.3;TN249
【图文】：

1992 年申请获得基于激光扫描的飞机自动泊位引的 safegate 公司经技术突破和创新，在 1995 年设导系统的引导精度可达 10cm,占有 80%的市场份额虹桥机场、新加坡樟宜机场等机场得到大量应用究阶段，如东北大学、中国民航大学等科研机构飞机泊位引导系统的项目，对激光扫描系统进行域自主知识产权的应用空白，产生社会效益与经通过采用水平步进电机和垂直步进电机带动水平向上的任意角度内转动，实现激光测距仪的测量而获取扫描平面内物体的坐标数据，提取出物体真实物体的描述，系统建立如图 1-1 所示的激光

-2 测量激光角度偏转 2 倍图转动角度分别为x 和z 。把激光测物体的点为光程的终点，假设水平打在任意一点 Q ( x ,y, z )上，激光距( ) *cos(2 )xA L b 为) *sin(2 ))*cos(2 )*cos(2 ) *cos(2)*cos(2 )*sin(2 ) *sin(2 xx z x z e e

统的工作过程统作为飞机入坞引导系统的扫描执行单元和数据获取的工作流程需要满足安全性和可靠性。因为不同机型度不同，所以激光扫描系统的扫描范围必须可调以能。激光扫描系统采用水平步进电机和垂直步进电机驱变测量光束的偏移方向来实现机坪范围内的扫描。激 1-3 所示。

本文编号：2746230