本文選題：激光測距 + 小型化　； 參考：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：激光測距技術(shù)一直比較熱門,起初激光測距應(yīng)用于軍事,隨著激光測距技術(shù)越來越成熟,逐漸應(yīng)用到航空航天、衛(wèi)星遙感測距、建筑測量和汽車?yán)走_(dá)等領(lǐng)域。尤其是近幾年集成電路設(shè)計(jì)水平的提升,以及生產(chǎn)工藝水平提高,給電子信息行業(yè)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的激光測距產(chǎn)品面臨著升級。傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)采用模擬電路,由于模擬信號在惡劣天氣中抗干擾能力差,空氣受熱、霧霾、雨雪等都會消弱信號并使模擬信號失真,在受到高頻信號干擾時(shí)影響容易發(fā)生突變,尤其是在能見度很低的天氣,在經(jīng)過空氣中各種非確定性因素影響后,直接導(dǎo)致檢測不到信號,進(jìn)而檢測不到被測目標(biāo)。近幾年集成電路和數(shù)字信號處理理論的發(fā)展,帶動了激光測距系統(tǒng)朝著數(shù)字電路發(fā)展,先后出現(xiàn)了數(shù)字電路激光測距系統(tǒng),并且體積也相對小了很多,但是激光測距系統(tǒng)的功耗與體積、精度往往不能兼顧,而且國外近幾年研制的小型激光測距機(jī)價(jià)格昂貴,普通用戶難以承受,因此需要研制與之抗衡小型測距機(jī)。本文研究的目的是對脈沖式激光測距硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì),并在硬件電路上編程實(shí)現(xiàn)測距算法,具體工作如下:首先,對相位測距的原理進(jìn)行深入研究,對影響其量程和精度做出理論推導(dǎo)計(jì)算,以便對脈沖式測距進(jìn)行參考借鑒,緊隨其后,介紹了脈沖式測距的原理和常用的方法,對如何改進(jìn)量程和精度給出理論依據(jù),給出計(jì)算方法。其次,在對原理和影響因素深入分析之后,對脈沖式激光測距的信號多脈沖處理算法推導(dǎo)并在Matlab中進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并對多脈沖測距的方法加以改進(jìn)優(yōu)化,采取多幀多脈沖數(shù)據(jù)提高測距量程和測距精度。最后,對激光測距信號處理電路進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì),選取低電壓供電、低功耗、小封裝芯片,保證激光測距系統(tǒng)小型化、低功耗,為進(jìn)一步減小功耗設(shè)計(jì)低功耗電源電路,選取高速A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能DSP處理器提高采樣精度和運(yùn)算速度,并將多幀多脈沖算法在激光測距硬件平臺上編程實(shí)現(xiàn),增加測距量程,提高測距精度。
[Abstract]:Laser ranging technology has always been popular. At first, laser ranging technology was used in military. As the laser ranging technology became more and more mature, it was gradually applied to aerospace, satellite remote sensing ranging, architectural measurement and automotive radar and other fields.Especially in recent years, the improvement of integrated circuit design level and the improvement of production technology have brought new opportunities and challenges to the electronic information industry, and the traditional laser ranging products are facing upgrading.The traditional laser ranging system uses analog circuit, because the analog signal has poor anti-interference ability in bad weather, the air is heated, haze, rain and snow will weaken the signal and make the analog signal distortion.When affected by high frequency signal, it is easy to change, especially in the weather with low visibility. After the influence of various uncertain factors in the air, the signal can not be detected, and then the target can not be detected.In recent years, with the development of integrated circuit and digital signal processing theory, laser ranging system has been developed to digital circuit.However, the power consumption and volume of laser rangefinder often can not be taken into account, and the small laser rangefinder developed by foreign countries in recent years is expensive and difficult for ordinary users to bear, so it is necessary to develop a small rangefinder to compete with it.The purpose of this paper is to design the pulse laser ranging hardware circuit, and to program the ranging algorithm on the hardware circuit. The specific work is as follows: firstly, the principle of phase ranging is deeply studied.The theoretical derivation and calculation of the influence on the measurement range and accuracy are made in order to make reference for the pulse ranging. Then, the principle and common methods of pulse ranging are introduced, and the theoretical basis for how to improve the range and precision is given.The calculation method is given.Secondly, after deeply analyzing the principle and influencing factors, the multi-pulse processing algorithm of pulse laser ranging is deduced and simulated in Matlab, and the method of multi-pulse ranging is improved and optimized.Multi-frame and multi-pulse data are used to improve ranging range and ranging accuracy.Finally, the schematic design and PCB design of the laser ranging signal processing circuit are carried out. The low voltage power supply, low power consumption and small package chip are selected to ensure the miniaturization and low power consumption of the laser ranging system.In order to further reduce the power consumption, a high speed A / D conversion chip is selected to improve the sampling accuracy and operation speed of the high performance DSP processor, and the multi-frame and multi-pulse algorithm is programmed on the laser ranging hardware platform.Increase ranging range, improve ranging accuracy.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH744.5

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