發(fā)布時(shí)間：2020-04-19 00:05

【摘要】：近幾十年來基于激光技術(shù)的飛速發(fā)展,激光測距技術(shù)也迅速提高。激光測距因其大量程和高精度的特點(diǎn),使得激光測距技術(shù)不僅被利用在軍事領(lǐng)域,而且也與人們的日常生活息息相關(guān)。但是傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)大多采用多個(gè)分立的單元電路搭建集成,這就導(dǎo)致其電路復(fù)雜、功耗高、體積大、調(diào)試?yán)щy、開發(fā)成本高等諸多弊端,阻礙了激光測距系統(tǒng)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用普及。因此,近十幾年激光測距技術(shù)吸引了眾多學(xué)者的研究開發(fā),推動(dòng)了激光測距技術(shù)向小型化、低成本、集成化、安全可靠性等方向發(fā)展。本文研究了基于雙測尺的相位式激光測距的方法,將相位式激光測距的數(shù)據(jù)處理部分集成為專用的數(shù)據(jù)處理電路,將相位式激光測距的數(shù)據(jù)鑒相過程集中在片內(nèi)運(yùn)算。這種實(shí)現(xiàn)方案將傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)化簡為激光器驅(qū)動(dòng)LD、接收PD和數(shù)據(jù)信號處理三個(gè)部分。本課題以Spartan-6 FPGA作為主控芯片,開發(fā)設(shè)計(jì)了基于相位式測距的測尺信號調(diào)理硬件平臺,包括通道可編程高速穩(wěn)定的DDS模塊、兩路雙通道高速數(shù)據(jù)采集模塊、信號差頻處理模塊、LC濾波電路搭建、百兆以太網(wǎng)口輸出電路等;此外,以Verilog HDL為設(shè)計(jì)語言基于Xilinx公司的FFT IP核設(shè)計(jì)了apFFT的實(shí)現(xiàn)方案。通過在實(shí)際項(xiàng)目中的驗(yàn)證,DDS可實(shí)現(xiàn)雙測尺同時(shí)輸出測量提高測量速度,同時(shí)可靈活編程各測尺頻率的相位配置,便于測尺頻率變換與軟件系統(tǒng)誤差修正�；陔p測尺的相位式測距方法借其體積小、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。
【圖文】：

測距原理如圖 2.1 所示。圖 2.1 激光測距原理圖2.1.1 脈沖式激光測距原理脈沖激光測距的原理非常簡單，主要是通過計(jì)算激光脈沖發(fā)射單元發(fā)射的脈沖串與光電探測接收單元接收的脈沖串之間的時(shí)間間隔。脈沖激光測距系統(tǒng)的工作過程是[9]：首先將激光發(fā)射口瞄準(zhǔn)被測目標(biāo)物，，通過激光驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)射激光，激光經(jīng)過光學(xué)窗口發(fā)射到被測目標(biāo)物上。同時(shí)，采樣單元將發(fā)出的激光信號收集到由定時(shí)器激活的脈沖開關(guān)，時(shí)鐘振蕩器開始將時(shí)鐘頻率脈沖輸入計(jì)數(shù)器。反射的激光信號進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

圖 2.2 脈沖測距原理圖統(tǒng)主要由四部分組成，即發(fā)射激光脈沖序列的激光脈時(shí)單元和距離測量單元。首先，激光脈沖發(fā)射單元瞄換接收單元接收從目標(biāo)物體反射的回波脈沖串；定時(shí)間差；最后由公式計(jì)算出距離信息。距離測量如下式DDct221 距離，c 是光速 c 310m/s8 ，Dt2即激光脈沖串與其式可以看出脈沖式激光測距的測量精度與計(jì)時(shí)單元的要對計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)精度有很高的要求。近距離測量提高電路中計(jì)時(shí)信號的頻率，高頻電路使得測距的成此，脈沖激光測距通常用于長距離測量[10]。測距原理距技術(shù)在近距離測量中的缺點(diǎn)，測距精度不高，有的接測距法。相位激光測距技術(shù)不需要測量激光脈沖和
【學(xué)位授予單位】：北華航天工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2632692