相位式高速激光测距光路与鉴相技术研究
发布时间：2022-12-25 14:51
目前,火箭整流罩的分离数据主要是来自于软件仿真和地面实验,在飞行过程中还没有有效的测量手段。随着技术的发展,希望能够在实际飞行过程中掌握火箭整流罩分离状态,特别是对新型号整流罩分离过程中的位移情况进行高速测量。相位式激光测距是常用的非接触测距手段之一,通过测量激光往返目标的相位差计算出待测距离。但现有的商用相位式激光测距装置测距速度较慢,每秒测量次数不超过5次,无法实现对快速变化过程进行测量。本文首先对激光测距的应用和发展现状进行了简要论述,对相位式测距技术的原理和实现方法进行了讨论,特别是对相位式激光测距的光学部分设计和相位求解方法进行了深入的研究,为后续的研究和设计奠定了理论基础。收发同轴光路相较于收发异轴光路具有近距离返回光强度高、无盲区的优点。本论文设计搭建了收发同轴光路结构,提出了一种光阑和反射镜一体化的三路分光设计方案,简化了光路结构,实现了对激光的整形和分束;并采用了去除反射膜的方式降低了杂散光,提高了返回光信号的信噪比,从而优化了测量精度。为了提高对信号的鉴相精度,本文对相位式激光测距的鉴相方法进行了讨论,并对apFFT鉴相方法进行了深入研究。通过分析信号信噪比、采样信...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.2.3 发展趋势
1.3 主要研究内容
2 激光测距原理
2.1 测距方法介绍
2.2 对比分析
2.3 小结
3 高信噪比的同轴光学结构研究
3.1 光路原理
3.2 理论研究和设计
3.2.1 收发异轴光路模型仿真
3.2.2 收发同轴光路模型仿真
3.2.3 两光路模型对比
3.2.4 同轴光路通光孔尺寸的选择
3.3 光路结构搭建和实验分析
3.3.1 器材选型
3.3.2 结构设计
3.3.3 实验与分析
3.4 小结
4 高速高精度鉴相方法研究
4.1 鉴相原理分析
4.1.1 相关函数法
4.1.2 数字同步解调法
4.1.3 谱分析法
4.2 鉴相算法研究
4.2.1 鉴相方法选择
4.2.2 输入信号信噪比与数据长度对鉴相精度的影响
4.2.3 采样频率对鉴相精度的影响
4.2.4 频率变化与窗函数对鉴相精度的影响
4.2.5 提高鉴相精度的方法
4.3 小结
5 实验验证
5.1 整机实验
5.2 小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的相位差测量方法研究[J]. 林德洋. 科技展望. 2017(27)
[2]提高激光脉冲测距精度的方法[J]. 朱星宇,梁善永. 电子世界. 2017(15)
[3]三维激光雷达发射/接收共光路光学系统设计[J]. 张欣婷,安志勇,亢磊. 红外与激光工程. 2016(06)
[4]采用APD阵列的共口径激光成像光学系统设计[J]. 于潇,姚园,徐正平. 中国光学. 2016(03)
[5]无窗全相位FFT/FFT相位差频移补偿频率估计器[J]. 黄翔东,王越冬,靳旭康,吕卫. 电子与信息学报. 2016(05)
[6]基于FPGA的脉冲信号发生/测试仪一体化设计[J]. 杜冬,尹学峰,吉小军. 电子测量技术. 2015(01)
[7]基于TDC-GP2的高速时栅位移传感器信号处理系统的研究[J]. 冉扬洁,江中伟,杨继森,李宏伟. 传感技术学报. 2014(12)
[8]基于激光拍频高准确度相位式测距方法[J]. 姜成昊,杨进华,张丽娟,王晓坤. 光子学报. 2014(09)
[9]低空高速飞行器整流罩分离技术研究现状和展望[J]. 朱学昌,李浩远,喻天翔,宋笔锋. 固体火箭技术. 2014(01)
[10]基于干涉条纹图像对比法测量微位移[J]. 闫海涛,孟伟东,赵晓艳,甄志强. 应用光学. 2012(06)
博士论文
[1]测角相位式激光雷达若干关键技术研究[D]. 蒲磊.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]多频调制的相位法激光测距中若干关键技术研究[D]. 贾方秀.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于全相位谱分析鉴相的高精度脉冲相位式激光测距系统研究[D]. 陶柳.西安电子科技大学 2015
[2]大型整流罩分离仿真研究[D]. 艾森.大连理工大学 2015
[3]相位式激光测距鉴相方法研究[D]. 李哲.西安电子科技大学 2014
[4]基于红外相位测距的技术研究[D]. 赵国栋.南京理工大学 2014
[5]高精度数字鉴相方法及其误差分析[D]. 董雅洁.中北大学 2014
[6]基于双频调制信号的相位法距离测量研究[D]. 范圆圆.中北大学 2014
[7]根据反射光的相位移动实现激光测距[D]. 刘海帝.哈尔滨工程大学 2014
[8]正交混频及数字解调的激光测距系统研究[D]. 闫磊.中北大学 2013
[9]火箭整流罩分离过程仿真分析[D]. 张大利.哈尔滨工业大学 2013
[10]改进型相位式激光测距方法研究[D]. 蔡玉鑫.中南大学 2013
本文编号：3726825
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.2.3 发展趋势
1.3 主要研究内容
2 激光测距原理
2.1 测距方法介绍
2.2 对比分析
2.3 小结
3 高信噪比的同轴光学结构研究
3.1 光路原理
3.2 理论研究和设计
3.2.1 收发异轴光路模型仿真
3.2.2 收发同轴光路模型仿真
3.2.3 两光路模型对比
3.2.4 同轴光路通光孔尺寸的选择
3.3 光路结构搭建和实验分析
3.3.1 器材选型
3.3.2 结构设计
3.3.3 实验与分析
3.4 小结
4 高速高精度鉴相方法研究
4.1 鉴相原理分析
4.1.1 相关函数法
4.1.2 数字同步解调法
4.1.3 谱分析法
4.2 鉴相算法研究
4.2.1 鉴相方法选择
4.2.2 输入信号信噪比与数据长度对鉴相精度的影响
4.2.3 采样频率对鉴相精度的影响
4.2.4 频率变化与窗函数对鉴相精度的影响
4.2.5 提高鉴相精度的方法
4.3 小结
5 实验验证
5.1 整机实验
5.2 小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的相位差测量方法研究[J]. 林德洋. 科技展望. 2017(27)
[2]提高激光脉冲测距精度的方法[J]. 朱星宇,梁善永. 电子世界. 2017(15)
[3]三维激光雷达发射/接收共光路光学系统设计[J]. 张欣婷,安志勇,亢磊. 红外与激光工程. 2016(06)
[4]采用APD阵列的共口径激光成像光学系统设计[J]. 于潇,姚园,徐正平. 中国光学. 2016(03)
[5]无窗全相位FFT/FFT相位差频移补偿频率估计器[J]. 黄翔东,王越冬,靳旭康,吕卫. 电子与信息学报. 2016(05)
[6]基于FPGA的脉冲信号发生/测试仪一体化设计[J]. 杜冬,尹学峰,吉小军. 电子测量技术. 2015(01)
[7]基于TDC-GP2的高速时栅位移传感器信号处理系统的研究[J]. 冉扬洁,江中伟,杨继森,李宏伟. 传感技术学报. 2014(12)
[8]基于激光拍频高准确度相位式测距方法[J]. 姜成昊,杨进华,张丽娟,王晓坤. 光子学报. 2014(09)
[9]低空高速飞行器整流罩分离技术研究现状和展望[J]. 朱学昌,李浩远,喻天翔,宋笔锋. 固体火箭技术. 2014(01)
[10]基于干涉条纹图像对比法测量微位移[J]. 闫海涛,孟伟东,赵晓艳,甄志强. 应用光学. 2012(06)
博士论文
[1]测角相位式激光雷达若干关键技术研究[D]. 蒲磊.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]多频调制的相位法激光测距中若干关键技术研究[D]. 贾方秀.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于全相位谱分析鉴相的高精度脉冲相位式激光测距系统研究[D]. 陶柳.西安电子科技大学 2015
[2]大型整流罩分离仿真研究[D]. 艾森.大连理工大学 2015
[3]相位式激光测距鉴相方法研究[D]. 李哲.西安电子科技大学 2014
[4]基于红外相位测距的技术研究[D]. 赵国栋.南京理工大学 2014
[5]高精度数字鉴相方法及其误差分析[D]. 董雅洁.中北大学 2014
[6]基于双频调制信号的相位法距离测量研究[D]. 范圆圆.中北大学 2014
[7]根据反射光的相位移动实现激光测距[D]. 刘海帝.哈尔滨工程大学 2014
[8]正交混频及数字解调的激光测距系统研究[D]. 闫磊.中北大学 2013
[9]火箭整流罩分离过程仿真分析[D]. 张大利.哈尔滨工业大学 2013
[10]改进型相位式激光测距方法研究[D]. 蔡玉鑫.中南大学 2013
本文编号：3726825
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