基于ARM的激光成像测量控制系统研制

发布时间：2017-08-11 07:38

  本文关键词：基于ARM的激光成像测量控制系统研制

  更多相关文章： 激光成像 ARM 脉冲测距 振镜扫描 TDC-GP22 嵌入式Linux

【摘要】：激光成像系统是目前获取被测对象三维信息最有效的手段之一,它具有方向性好、角度分辨率高、抗干扰能力强,测量范围大且一般不需要合作目标等特点,广泛应用于航空航天,军事侦察和地形测绘等众多领域。基于ARM的激光成像测量控制系统结合了嵌入式系统,脉冲激光测距和振镜扫描技术的优点,模块化设计实现方便,能够满足实时高速信息提取和传输的要求,成为激光成像系统小型化设计的一个主要方向。本课题以搭载嵌入式Linux操作系统的ARM计算机模块为核心控制器,选择1.55μm的脉冲激光器作为激光发射源,采用脉冲测距方法,以TDC-GP22为时间间隔测量单元,并结合二维振镜扫描技术构建激光成像测量控制系统,以完成对被测对象的三维信息的获取。论文首先介绍了激光成像系统的基本理论体系,详细讨论了脉冲激光发射接收,激光扫描成像和高精度时间间隔测量原理,并结合实际需要和应用环境给出了系统的技术指标,确定了系统的整体方案。然后根据系统设计目标,深入研究了窄脉冲激光发射,脉冲激光探测,二维振镜扫描和TDC时间间隔测量等关键技术,完成了相关电路的仿真和具体实现,并测试了窄脉冲信号发生等关键电路的性能指标。最后在裁剪和移植的嵌入式Linux操作系统上完成了激光重频触发,二维振镜扫描,程控增益控制,TDC时间间隔测量和网络通信的内核态驱动程序,在相应用户态应用程序控制下实现了底层硬件的驱动控制。在系统搭建完成并调试成功后,进行了测距实验和成像实验,实验结果表明系统的测距误差为6.5cm,对典型物体的成像结果清晰,达到了预期目标。
【关键词】：激光成像 ARM 脉冲测距 振镜扫描 TDC-GP22 嵌入式Linux
【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】：2016
【分类号】：TN249;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及分析9-10
• 1.3 主要研究内容10-12
• 第2章 激光成像系统原理及总体方案12-26
• 2.1 激光成像系统的测距原理12-16
• 2.1.1 脉冲式激光测距原理12-14
• 2.1.2 相位式激光测距原理14-16
• 2.2 激光成像原理16-19
• 2.2.1 激光成像方法16-17
• 2.2.2 激光扫描成像原理17-19
• 2.3 时刻鉴别原理19-21
• 2.4 时间间隔测量原理21-23
• 2.5 激光成像系统的总体方案23-25
• 2.5.1 激光成像系统技术要求23
• 2.5.2 激光成像系统的组成23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 脉冲激光信号发射与接收26-37
• 3.1 脉冲激光发射电路26-31
• 3.1.1 窄脉冲信号发生电路26-29
• 3.1.2 脉冲激光器驱动电路29-30
• 3.1.3 脉冲激光器驱动电路仿真30-31
• 3.2 脉冲激光接收电路31-36
• 3.2.1 光电探测器选型31-32
• 3.2.2 程控增益放大电路32-34
• 3.2.3 峰值保持电路34-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 脉冲激光扫描成像37-50
• 4.1 二维振镜扫描控制37-44
• 4.1.1 二维振镜选型及分析37-38
• 4.1.2 二维振镜控制电路38-40
• 4.1.3 扫描图形失真及矫正40-44
• 4.2 高精度时间间隔测量44-49
• 4.2.1 时刻鉴别电路44-46
• 4.2.2 高精度时间间隔测量电路46-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第5章 嵌入式软件及实验分析50-72
• 5.1 嵌入式软件开发环境50-54
• 5.1.1 Linux操作系统介绍50-51
• 5.1.2 Linux驱动程序介绍51-53
• 5.1.3 Colibri i.MX 6 计算机模块介绍53-54
• 5.2 嵌入式软件程序设计54-62
• 5.2.1 激光成像系统软件工作流程54-55
• 5.2.2 窄脉冲激光信号发生控制55-57
• 5.2.3 二维扫描振镜控制57-58
• 5.2.4 程控增益控制58-59
• 5.2.5 TDC时间间隔测量控制59-62
• 5.3 实验结果与分析62-71
• 5.3.1 测距实验62-64
• 5.3.2 成像实验64-66
• 5.3.3 实验结果分析66-71
• 5.4 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-79
• 致谢79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙文胜;樊冰;刘玮;;激光成像校准系统的设计及实现[J];光学仪器;2006年05期

2 张晓鹏;徐鹏;赵铭军;周胜利;;激光成像系统实验研究[J];航天返回与遥感;2009年02期

3 羊毅;丁全心;张春风;;机载激光成像技术新进展[J];红外与激光工程;2011年04期

4 胡正荣,刘雪明,谭志飞,郑宇;水下激光成像发展现状及主要参数的理论计算[J];大连理工大学学报;1997年S2期

5 刘雪明,胡正荣,谭志飞;同步扫描水下激光成像系统主要光学参数的理论分析[J];电子器件;1997年03期

6 ;减压病诊断激光成像系统[J];激光与光电子学进展;2008年01期

7 吴剑敏;;激光成像技术在电力系统中的应用[J];上海电力;2008年02期

8 谭雪春;;凝视型激光成像系统设计研究[J];吉林广播电视大学学报;2013年12期

9 ;光学系统、成像与分析[J];中国光学与应用光学文摘;2000年05期

10 刘雪明,张明德,孙小菡;一种新型水下激光成像系统[J];中国激光;2000年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙超;王亮;;激光成像技术在高度测量中的应用[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年

2 孙剑峰;王雪峰;王骐;;基于激光成像图像雷达的量子遗传搜索算法[A];鲁豫赣黑苏五省光学（激光）学会2011学术年会论文摘要集[C];2011年

3 李思宁;刘金波;王潜;王骐;;大视场条件下非扫描激光成像系统性能分析[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

4 魏宇飞;费锦东;;动目标主动激光成像探测技术研究[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年

5 周胜利;徐鹏;赵铭军;;星载激光成像雷达技术探讨[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2008年

6 杨述斌;彭复员;;水下激光成像系统设计及实验[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年

7 董光焰;李丽;张清源;;空间应用的激光成像雷达技术[A];豫赣黑苏鲁五省光学（激光）学会联合学术2012年会论文摘要集[C];2012年

8 陈慧敏;栗苹;李昆;孙建强;郭渭荣;;基于不同作用体制下的非扫描激光成像雷达探测技术[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年

9 吕华;苏建忠;;无扫描四维激光成像技术研究[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年

10 李旭;龚俊斌;周志伟;;激光成像雷达回波数字化技术[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 杨百熊 葛雪峰;电脑分色 激光成像[N];中国纺织报;2000年

2 方平;李朝辉;我国直接制网技术方兴未艾[N];中国纺织报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孙晶华;提高水下激光成像衬度的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 孙少华;基于ARM的激光成像测量控制系统研制[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 徐天赐;水下目标激光成像系统设计及研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

3 张格;激光成像雷达技术的研究[D];西安电子科技大学;2011年

4 王艳平;高分辨率激光成像技术研究[D];电子科技大学;2006年

5 王继源;水下激光成像系统研究[D];长春理工大学;2013年

6 闫旭;选通型激光成像触控系统设计和精度研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 刘妍;基于距离选通激光成像的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 于苗苗;激光成像雷达目标探测技术研究[D];长春理工大学;2010年

9 宋子奇;水下激光成像系统显控软件设计[D];哈尔滨工程大学;2013年

，

本文编号：654925