基于自触发的脉冲激光测距系统研究

发布时间：2017-10-08 17:20

  本文关键词：基于自触发的脉冲激光测距系统研究

  更多相关文章： 自触发 脉冲激光测距 时间间隔测量 TDC-GP21

【摘要】：基于激光测距技术在探月工程中发挥的重要作用以及在各行各业广阔的应用前景,通过对激光测距方法对比分析,选择了脉冲式激光测距,然后针对脉冲式激光测距精度较低的缺点,提出了自触发脉冲激光测距的方法,解决了传统测距多次测量求取平均值所带来的问题。除此之外,为了进一步提高测距精度,选用高精度时间间隔测量芯片TDC-GP21。在此基础上设计了自触发脉冲激光测距系统整体方案,主要包括自触发单元、激光发射单元、激光接收单元、时间间隔测量单元等部分。论文主要从两个方面进行了研究,其一是对激光测距系统整体结构进行了充分研究,根据设计要求确定了最终方案,然后选择合理的激光发射和接收器件,对各单元电路进行了分析与设计,并根据电路图进行仿真实验,确定测距系统各单元电路的可行性,同时制作了TDC-GP21硬件电路板,选择STC89C85RD+作为主控芯片;其二是进行了系统的软件设计,包括主控芯片单片机程序设计和调试,串口程序设计和调试,上位机软件开发等工作。论文结合自触发测量方法和TDC-GP21高精度时间间隔测量芯片提高了测距精度,并进行了传统非自触发测量方法和自触发测量方法的对照实验,通过对实验数据统计分析,验证自触发测量方法能够提高测距精度。
【关键词】：自触发 脉冲激光测距 时间间隔测量 TDC-GP21
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN247
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 论文研究背景及意义8-9
• 1.2 激光测距技术国内外发展状况9-11
• 1.3 课题来源11-12
• 1.4 论文主要工作和组织结构12-14
• 第2章 激光测距原理及整体方案设计14-26
• 2.1 激光测距系统概述14
• 2.2 激光测距原理分析14-17
• 2.2.1 脉冲式激光测距14-15
• 2.2.2 相位式激光测距15-16
• 2.2.3 测距方法选择16-17
• 2.3 自触发测量方法17-21
• 2.3.1 自触发测量方法原理17-18
• 2.3.2 自触发测量方案设计18-21
• 2.4 激光测距系统整体方案设计21-23
• 2.4.1 激光测距系统设计要求21
• 2.4.2 自触发脉冲激光测距系统整体方案21-23
• 2.5 系统可行性分析23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 发射单元与接收单元设计26-50
• 3.1 激光发射单元26-31
• 3.1.1 激光发射器件的选型26-27
• 3.1.2 窄脉冲信号发生电路分析27-29
• 3.1.3 激光二极管驱动电路分析29-30
• 3.1.4 激光发射单元电路设计30-31
• 3.2 激光接收单元31-44
• 3.2.1 光电探测器的选型31-35
• 3.2.2 接收单元电路分析35-37
• 3.2.3 PIN接收单元放大电路设计37-38
• 3.2.4 APD接收单元放大电路设计38-44
• 3.3 时刻鉴别电路44-48
• 3.3.1 时刻鉴别原理以及方法概述44-46
• 3.3.2 时刻鉴别电路设计46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 高精度时间间隔测量单元设计50-66
• 4.1 时间间隔测量原理50-52
• 4.1.1 电子计数法50-51
• 4.1.2 模拟内插法51-52
• 4.1.3 延迟线内插法52
• 4.2 时间间隔测量器件选择52-53
• 4.3 基于TDC-GP21的高精度时间间隔测量单元设计53-63
• 4.3.1 TDC-GP21参数及工作原理53-55
• 4.3.2 TDC-GP21硬件电路设计55-57
• 4.3.3 微控制器的选择57-58
• 4.3.4 硬件程序设计58-61
• 4.3.5 上位机程序设计61-63
• 4.4 TDC-GP21测量结果计算及校准测量原理63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 系统实验研究及结果分析66-74
• 5.1 实验平台搭建及实验方案66-69
• 5.1.1 实验平台66-67
• 5.1.2 实验方案设计67-69
• 5.2 实验结果69-73
• 5.3 误差分析73
• 5.4 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文80-82
• 致谢82

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本文编号：995317