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一种基于相位测量的激光测距方法

引言激光测距雷达具有高精度、高分辨率、抗干扰能力强等独特的优点,具有广阔的应用空间。在一些应用中常常要求对移动目标快速、高精度测距,这就对测距技术提出了一些新的要求。通常相位式激光测距具有较高的测距精度。目前,相位式激光测距方法主要有[1,3]调频连续波FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)法、类调频连续波FMCW-Like法、调幅连续波AMCW(Amplitude Modulated Continuous Wave)法等。前两种方法分别对光载波和光功率使用线性调频连续波调制,具有的优点是测量精度受回光幅度变化的影响小、抗噪能力强,但其精度受调制线性程度的限制,系统实现起来比较复杂。第三种AMCW方法使用连续波对光强调制,存在模糊距离的限制,可选用两个发射频率同时满足测量精度和测程的需要[3]。本文旨在设计一种快速、高精度相位式激光测距系统。采用调幅连续波方法,设计了带有独立电路的可编...  (本文共5页) 阅读全文>>

北京邮电大学
北京邮电大学

基于相位测据的激光液位仪设计与实现

近年来随着工业自动化技术的发展和激光测量技术的发展,液位测量领域中对测量的精度、距离和自动化程度要求越来越高,而激光制造技术的快速发展,使得制造激光二极管的体积变小,稳定度变高,成本也变低,这些因素使得我们设计一款体积小、稳定度和精确度高并且价格低的激光测距仪成为一种可能。在此基础上,设计一款基于相位测距的激光液位仪,配合使用无线传输模块,实现一款具有远程无线控制、数据处理、自动报警等功能的激光液位仪,克服现有系统中液位采集、监控、数据管理以低效率的人工方式进行的局限,保障生产安全、高效运行具有重要的现实意义。本文以ARM-CortexM3控制芯片STM32F103为核心,通过对低噪声放大电路、低通滤波电路、电源管理电路、频率合成及混频电路、激光调制驱动电路、APD高压驱动电路、双ADC采样电路等电路理论的深入分析和研究,利用STM32F103中的通用IO、通用定时器、滴答定时器、通用的异步收发机(US ART)、DMA控制器、...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津理工大学
天津理工大学

连续波激光雷达测距新方法的研究

随着数字信号处理、集成电路等现代电子技术的不断发展,各行各业对测量技术的测量范围,精度,速度,可靠性等都提出了越来越高的要求。上世纪60年代,激光的出现为激光测距技术奠定了坚实的基础。作为一般测距系统中的理想光源,激光具有其他自然光线不具备的优点,激光测距系统能够达到更加优异的性能。目前,激光测距仪的正在朝着小型化,数字化,方便快捷,人性化,高精度的方向发展,这就对相位法激光测距系统整体性能的提高提出了新的要求。本课题选用半导体激光器作为光源,发射连续波激光信号。由于激光在传播过程中产生衰减,接收到的激光信号比较微弱,设计一种能够尽量多的接收到能量的光学系统是十分重要的,针对以上问题,本课题采用了一种类似望远镜式的光学系统。本文的主要内容包括:第一部分对激光雷达的种类及工作原理加以分析,并比较了激光雷达与微波雷达的优缺点。通过介绍激光技术的原理以及对目前国内外发展现状的论述,探讨了激光测距技术未来的发展方向。第二部分对几种常用的...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

北华航天工业学院
北华航天工业学院

基于双测尺的相位式测距方法研究

近几十年来基于激光技术的飞速发展,激光测距技术也迅速提高。激光测距因其大量程和高精度的特点,使得激光测距技术不仅被利用在军事领域,而且也与人们的日常生活息息相关。但是传统的激光测距系统大多采用多个分立的单元电路搭建集成,这就导致其电路复杂、功耗高、体积大、调试困难、开发成本高等诸多弊端,阻碍了激光测距系统在民用领域的应用普及。因此,近十几年激光测距技术吸引了众多学者的研究开发,推动了激光测距技术向小型化、低成本、集成化、安全可靠性等方向发展。本文研究了基于双测尺的相位式激光测距的方法,将相位式激光测距的数据处理部分集成为专用的数据处理电路,将相位式激光测距的数据鉴相过程集中在片内运算。这种实现方案将传统的激光测距系统化简为激光器驱动LD、接收PD和数据信号处理三个部分。本课题以Spartan-6 FPGA作为主控芯片,开发设计了基于相位式测距的测尺信号调理硬件平台,包括通道可编程高速稳定的DDS模块、两路双通道高速数据采集模块、...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

基于方波的相位式激光测距系统的研究

激光测距是随着激光技术的出现发展而发展起来的一种精密测量技术,因其良好的精确度特性而广泛的应用在军事和民用领域。本文介绍了一种基于方波的相位法多频同步测距技术,依据方波的性质,以数学傅立叶变换为基础,通过频谱分析,可以实现对基波和谐波的同步检相,进而计算出待测距离。与传统的相位法测距相比,本方法使用单调制频率实现了多频测距,有效地解决了相位法测距中测程与测量精度之间的矛盾,具有高精度、大量程、大噪声容限的特点,而且简化了硬件设计,降低了成本;其次在数据处理中采用数据加窗函数的方法,提高了方波信号的频谱分辨率,进而提高了测量的精度。论文阐述了相位式激光测距的原理,分析了各种测相的方法,着重介绍了系统的硬件和软件的组成。硬件部分包括激光发射电路、回波接收电路,高速数据采集电路等。软件方面介绍了基于快速傅立叶变换原理的测相方法,并结合窗函数来提高频谱的分辨率,从而提高了测量的精度。最后介绍了基于Matlab平台的实验数据处理结果,并分...  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

基于飞秒激光光学频率梳的大尺寸绝对测距方法研究

激光以其单色性和相干性好、方向性强等优点,被广泛用于精密工程与测量领域。激光测距技术是目前动态量程最大、精度最高的长度和距离测量手段,在工业生产、装备制造、国防科技和航空航天等领域发挥着至关重要的作用。随着现代工业对大尺寸精密测量和定位技术需求的不断提升,传统的激光非相干和相干测距方法已经难以满足大尺寸高精度距离测量的需求。飞秒激光光学频率梳作为本世纪初最伟大的物理学贡献之一,不仅实现了光学频率和微波频率的对接,而且带来了距离测量技术和长度计量实现手段的革新,其通过在传统激光脉冲测距中引入光学相干技术,将非相干和相干测量完美地融合在一起,创新性地解决了大距离和高精度的突出矛盾,为实现大尺寸高精度激光绝对测距提供了诸多新方法和新技术。论文以实现大尺寸高精度实时绝对距离测量为任务,开展利用飞秒光梳时频特性来实现绝对测距的理论和方法研究,特别是围绕基于飞秒光梳同步锁频的多波长干涉实时绝对测距方法进行了系统的深入研究。论文的主要工作总结...  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>