FMCW激光雷达测距拍信号降频方法研究

发布时间：2017-04-28 11:07

  本文关键词：FMCW激光雷达测距拍信号降频方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：频率调制连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)激光雷达在绝对距离测量领域,凭借其大范围、快速、高精度、无需靶标和无测距盲区等优点,得到了广泛应用。尽管FMCW激光雷达测距技术已非前沿技术,但在国内,该技术的研究尚少。测距使用发射波与回波的拍信号的频率来求解距离,通常,这个频率会很高,而且随着测量距离的增加而线性增加。需要采用一定的手段对拍信号进行精准,灵活的降频,以适应快速测量的需求。适合FMCW激光雷达的降频手段很少,本课题提出了多参考路降频的思路,在光路结构和后期算法处理上进行设计,确保能从源头上对拍信号的频率进行降低,通过特殊设计的多参考路参数和模拟低通滤波器来实现降频,通过特殊设计的多参考路参数以及将拍信号实行“带阻滤除”的手段,来解决多参考路带来的多值和距离误判问题,能适应实际测量需求。文中分析对比了使用光开关切换多参考路和直接在后期算法上分离多参考路频谱这两种多参考路降频方式各自的优缺点。针对后者,总结了全套的详细设计方法并推广该方法至通用的多参考路设计上、搭建了实验光路、搭建了整个的软件环境,设计出了一组4个参考路组合,成功将0-40m以内的测距降频到1.7MHz(18m)以下,同时不会造成距离误判,单点测量的降频处理过仅耗时极短。
【关键词】：调频连续波 激光雷达 信号降频 多参考路
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.98
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题来源及背景8
• 1.2 研究的目的和意义8-9
• 1.3 FMCW激光雷达及光信号降频的发展状况9-11
• 1.4 本文的主要研究内容和目标11-12
• 1.5 专用符号和公式说明12-14
• 第2章FMCW激光雷达测距与降频基本原理14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 FMCW激光雷达测距原理简介14-18
• 2.3 光信号降频方法分析18-24
• 2.3.1 采集方式上的降频18
• 2.3.2 光信号调制降频18-19
• 2.3.3 优化光路结构降频19-24
• 2.4 降频方案的确定24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 直接分离多参考路频谱降频理论分析与仿真25-38
• 3.1 引言25
• 3.2 直接分离频谱需解决的问题25-28
• 3.3 直接分离多参考路频谱降频设计方法28-36
• 3.3.1 频谱分离方法选择28-30
• 3.3.2 多参考路参数计算30-36
• 3.4 多参考路频谱直接分离降频的仿真36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 直接分离多参考路频谱降频的实验设计38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 直接分离多参考路频谱降频总体实验方案38-44
• 4.2.1 实验光路的搭建及相关参数测定39-44
• 4.3 多参考路实验的软件设计44-51
• 4.3.1 FMCW激光雷达总体测距软件设计44-47
• 4.3.2 多参考路模块和主软件的衔接47-48
• 4.3.3 多参考路模块的算法实现48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 实验结果与分析52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 光纤长度测量实验52-53
• 5.3 光纤测量的实验结果53-59
• 5.4 实验分析与结论59-62
• 5.4.1 实验分析59-60
• 5.4.2 存在的问题60-61
• 5.4.3 结论61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 附录67-73
• 致谢73

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 魏荣;邓见辽;钱勇;王育竹;;塞曼效应应用于稳频激光器的快速移频[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

  本文关键词：FMCW激光雷达测距拍信号降频方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：332693