本文選題：脈沖激光測距　切入點：時間間隔測量　出處：《沈陽理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：激光測距技術以重復頻率高、測量精度高、測量范圍廣、便攜性等特點被廣泛的應用于國防、航天、測繪等領域,論文研究設計了基于FPGA和TDC-GP21的高速精密脈沖激光測距系統(tǒng)。論文詳細分析了高精度時間間隔測量技術,采用延遲線插入法實現(xiàn)了激光飛行時間間隔的測量,設計了基于TDC-GP21的高精度時間間隔測量模塊;分析了時刻鑒別技術在激光測距中的應用,討論了影響信號跳變的因素,設計了高通阻容時刻鑒別電路,通過理論建模和實驗調(diào)試,減小系統(tǒng)的漂移誤差;在分析影系統(tǒng)測量周期的因素的基礎上,設計了基于FPGA的并行化控制單元,通過多層嵌套狀態(tài)機模塊控制系統(tǒng)測量流程,提高了系統(tǒng)的測量頻率。論文通過Time Quest對系統(tǒng)的時序進行約束和優(yōu)化,提高了系統(tǒng)的高頻穩(wěn)定性。通過配置TDC-GP21測量外部基準時鐘信號完成校準補償,對系統(tǒng)工作電壓、外部溫度環(huán)境等因素進行實時檢測,并以此測量結果作為校準參數(shù),提高系統(tǒng)的測量精度。實驗對標定距離和測量區(qū)間進行了大量的實際測量,分析了TDC-GP21的內(nèi)部噪聲源對測量結果的影響,最后分析了系統(tǒng)的測量結果和誤差,驗證了系統(tǒng)在整個測量區(qū)間內(nèi)的線性度。
[Abstract]:Laser ranging technology has been widely used in the fields of national defense, aerospace, surveying and mapping because of its high repetition rate, high accuracy, wide range of measurement and portability. In this paper, the high speed pulse laser ranging system based on FPGA and TDC-GP21 is designed, the high precision time interval measurement technology is analyzed in detail, and the measurement of laser time of flight interval is realized by using delay line method. The high precision time interval measurement module based on TDC-GP21 is designed, the application of time discrimination technology in laser ranging is analyzed, the factors influencing the signal jump are discussed, the high pass resistance and capacitance time discriminant circuit is designed, and the theoretical modeling and experimental debugging are carried out. On the basis of analyzing the factors of measuring period of shadow system, the parallel control unit based on FPGA is designed, and the measurement flow is controlled by multi-layer nested state machine module. The frequency of the system is improved, the timing of the system is constrained and optimized by Time Quest, and the high frequency stability of the system is improved. By configuring TDC-GP21 to measure the external reference clock signal to complete the calibration compensation, the working voltage of the system is compensated. The external temperature environment and other factors are measured in real time, and the results are used as calibration parameters to improve the accuracy of the system. A large number of practical measurements have been carried out on the calibration distance and the measurement range. The influence of the internal noise source of TDC-GP21 on the measurement results is analyzed. Finally, the measurement results and errors of the system are analyzed, and the linearity of the system in the whole measurement range is verified.
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN249

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本文編號：1607656