用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究及实现

发布时间：2024-02-06 23:52

　　相位式激光测距仪凭借测量范围大、精度高、抗干扰能力强等优势,近年来被广泛用于空间交会对接、航空航天和大尺寸非合作目标三维形貌测量等领域,对我国的国防建设和国民经济具有非常重要的意义。目前国内研制的相位式激光测距鉴相系统存在采样频率高、鉴相性能差、电路设计复杂等问题,无法保障对目标的高精度测量。针对上述问题,本文提出欠采样全相位谱分析鉴相法,提高系统的鉴相精度及稳定性,在不丢失信号相位信息的前提下通过采样频率的降低,达到简化系统电路,降低系统设计成本的目的。同时,基于FPGA设计欠采样鉴相系统,提高相位解算速度,为高速、高精度、低成本激光测距仪的研制提供理论及方法基础。本文的主要研究工作如下:1.对影响测距精度的关键因素进行分析。在分析相位式激光测距中单频测尺测距和多频测尺测距的系统结构及基本原理的基础上,给出多频测尺条件下调制频率之间需要满足的衔接条件,对影响测距精度的关键因素进行分析。2.提出用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法。本文提出使用欠采样的方法对高频信号进行采样,在保障系统测量精度的前提下降低系统采样频率,减小处理器的运算负担,降低系统硬件成本。提出欠采样全相位谱分析鉴相法,...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3-1欠采样获得的信号时域波形

第3章用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究第3章用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究由相位式激光测距的基本原理及对影响测距精度关键因素的分析可知，在相位式激光测距系统中，对高频发射信号和回波信号相位信息的解算性能直接决定系统的测距精度。目前的相位式激光测距鉴相系统存在系统采样....

图3-3采样频率对鉴相精度的影响

第3章用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究1MHz~100MHz变化，步进值为1MHz；双路信号相位差为150°；采样点数为8192点。不同采样频率下的鉴相绝对误差如图3-3所示。图3-3采样频率对鉴相精度的影响Fig.3-3Effectofsamplingfrequencyo....

图3-7传统FFT与全相位FFT的振幅和相位图

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文被测信号的初始相位，即为中心采样点x(0)的相位值，而通过普通的DFT运算，在非整周期采样时求得信号的相位kt≠，总有一定的相位偏差，信号在经过全相位预处理后获得了其他算法不具备的鉴相性能“初始相位不变性”，对预处理的信号进行DFT变换后，无需通过校....

图3-10不同信噪比下的鉴相误差Fig.3-10PhasedetectionerrorsatdifferentSNR

第3章用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究3.3欠采样全相位谱分析鉴相法性能分析为研究在欠采样条件下本文提出的全相位谱分析鉴相法的鉴相性能，本文基于MATLAB搭建仿真测试环境，并和DFT鉴相法、能量重心鉴相法、比值鉴相法的鉴相性能进行对比分析。对鉴相性能的分析主要包括：白噪声....

本文编号：3896405