【摘要】：脈沖式激光測(cè)距在三維成像領(lǐng)域有著重要的作用,因此,對(duì)于其高精度測(cè)距方法的研究以及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著重要的意義。本課題來源于實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目,旨在設(shè)計(jì)用于室外三維成像的高精度多路激光雷達(dá)測(cè)控系統(tǒng),該系統(tǒng)具有寬量程、高精度、可定制化等優(yōu)點(diǎn)。本文首先對(duì)系統(tǒng)整體需求進(jìn)行了分析,并介紹了系統(tǒng)的整體架構(gòu),根據(jù)功能需求和性能指標(biāo)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了模塊劃分,并分別對(duì)各個(gè)子模塊的具體設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。系統(tǒng)核心測(cè)距部分由三個(gè)模塊共同完成,其中,信號(hào)調(diào)理模塊用于調(diào)理激光回波脈沖以及激光接收器控制脈沖;時(shí)序發(fā)生模塊通過預(yù)測(cè)激光返回時(shí)間調(diào)整激光接收機(jī)開啟延時(shí)和開啟時(shí)間;測(cè)時(shí)模塊用于完成激光發(fā)射與返回的脈沖時(shí)間間隔測(cè)量,測(cè)時(shí)核心芯片采用德國(guó)ACAM公司的TDC-GPX時(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,并分別用I模式和G模式完成了8路10μs以內(nèi)以及2路10μs~100μs測(cè)時(shí)。系統(tǒng)控制相關(guān)部分包括GPS授時(shí)、激光反射鏡旋轉(zhuǎn)控制與轉(zhuǎn)角讀取、存儲(chǔ)體系、用戶交互、以及核心集成控制,其中GPS授時(shí)采用FPGA與外部北斗BD-126模塊共同協(xié)作完成,授時(shí)精度達(dá)到1μs,授時(shí)頻率最高5kHz;反射鏡實(shí)際旋轉(zhuǎn)方式依據(jù)用戶設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度和角度進(jìn)行,激光發(fā)射角度讀取精度達(dá)0.000 044°;用戶交互部分由參數(shù)配置軟件及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件組成,用戶可對(duì)系統(tǒng)初始化運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行個(gè)性化配置;核心集成控制模塊將系統(tǒng)中的各個(gè)子模塊進(jìn)行合理調(diào)用,使系統(tǒng)能夠控制設(shè)備有條不紊地完成測(cè)試全過程,完成系統(tǒng)功能集成化。最后,本文對(duì)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行了測(cè)試和分析。測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)整體功能滿足系統(tǒng)需求,各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期要求。
[Abstract]:Pulse laser ranging plays an important role in the field of 3D imaging. Therefore, it is of great significance to study its high-precision ranging method and design its control system. The purpose of this project is to design a high precision multi-channel laser radar measurement and control system for outdoor 3D imaging. The system has the advantages of wide range, high accuracy and customizability. In this paper, the overall requirements of the system are analyzed, and the overall architecture of the system is introduced. According to the functional requirements and performance indicators, the whole system is divided into modules, and the specific design of each sub-module is introduced in detail. The core of the system is composed of three modules. The signal conditioning module is used to adjust the laser echo pulse and the laser receiver control pulse. The timing module adjusts the time delay and time of the laser receiver by predicting the laser return time. The time measuring module is used to measure the pulse time interval of laser emission and return. The core chip of time measurement is TDC-GPX hour conversion chip of ACAM Company of Germany. The time measurement of 8 channels within 10 渭 s and 2 channels of 10 渭 s or 100 渭 s is accomplished by I mode and G mode, respectively. The related parts of the system control include GPS timing, laser mirror rotation control and angle reading, storage system, user interaction, and core integration control. The GPS timing is accomplished by the cooperation of FPGA and external Beidou BD-126 module. The precision of timing is 1 渭 s and the highest frequency is 5 kHz. The actual rotation mode of the mirror is based on the rotation speed and angle set by the user, and the reading accuracy of the laser emission angle is 0.000 擄. The user interaction part is composed of parameter configuration software and data conversion software. The core integrated control module calls each sub-module of the system reasonably, so that the system can control the equipment to complete the whole testing process methodically, and complete the system function integration. Finally, the overall performance of the system is tested and analyzed. The test results show that the whole function of the system meets the requirements of the system, and all the performance indexes meet the expected requirements.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2408518