【摘要】：激光測(cè)距技術(shù)作為一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、抗干擾能力強(qiáng)的高精度遠(yuǎn)距離測(cè)量方法,不僅在國防軍事領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注,也在民生領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。但是在軍事偵察、資源勘探以及地理測(cè)繪等作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜的工作領(lǐng)域,若測(cè)距系統(tǒng)的體積過于龐大,將造成使用人員攜帶不便,增加勞動(dòng)強(qiáng)度。因此,研究設(shè)計(jì)具有高集成度與小型化優(yōu)良性能的激光測(cè)距系統(tǒng),滿足人們便捷攜帶的使用需求,提高系統(tǒng)使用的靈活性。通過分析比較不同測(cè)距方法的工作機(jī)理,選擇了在中遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)擁有較高精度的相位式測(cè)距法。針對(duì)系統(tǒng)增加測(cè)量距離與提升測(cè)距精度之間存在的矛盾,采用了多測(cè)尺技術(shù);選用差頻測(cè)相原理,在保證信號(hào)相位差不變的同時(shí),降低了后續(xù)信號(hào)調(diào)理電路的難度;采用自動(dòng)數(shù)字測(cè)相法簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),利于系統(tǒng)集成小型化。依據(jù)理論分析,提出了一套基于ARM的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)了包括基于ARM的主控模塊、激光調(diào)制及發(fā)射模塊、激光接收及調(diào)理模塊各功能電路的硬件系統(tǒng),并完成了基于ARM的相關(guān)軟件開發(fā)。選擇了適于系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的激光二極管與APD,完成了激光調(diào)制、發(fā)射、接收、調(diào)理以及波形轉(zhuǎn)換等硬件電路的分析研究與設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)了基于AD9959芯片的DDS信號(hào)發(fā)生源硬件電路設(shè)計(jì)與基于ARM的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā);完成了相位差檢測(cè)、測(cè)距總體程序的軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了測(cè)距信號(hào)的采集與顯示。通過實(shí)驗(yàn),完成了各模塊硬件電路的功能性測(cè)試;搭建了測(cè)距實(shí)驗(yàn)平臺(tái),完成了測(cè)距系統(tǒng)的量程、精度及穩(wěn)定性性能測(cè)試,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在0.200m-30.000m測(cè)距范圍內(nèi)最大測(cè)量誤差為?20mm,并在測(cè)距范圍內(nèi)的近程、中程、遠(yuǎn)程階段,隨機(jī)選取一處距離進(jìn)行了50次重復(fù)性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)測(cè)距功能的可靠性;完成了系統(tǒng)在測(cè)量不同被測(cè)目標(biāo)時(shí)測(cè)距性能的分析研究。
【圖文】：

方法的選擇距作為目前應(yīng)用較廣的非接觸測(cè)量方式，按照測(cè)距機(jī)理的不同，，53]、干涉測(cè)距[54]、三角測(cè)距[55]以及相位測(cè)距[56]。脈沖測(cè)距法氣中的傳播速度為 c，在儀器與被測(cè)物之間來回一次花費(fèi)的時(shí)間為時(shí)間 t 之間的關(guān)系為：12L ct 于脈沖技術(shù)的激光測(cè)距示意圖，微處理器驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器發(fā)射出脈擋后形成回波信號(hào)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)調(diào)理電器中，直接測(cè)定得到光在系統(tǒng)與測(cè)量目標(biāo)之間來回一次花費(fèi)的時(shí)距離且顯示。

圖 2-2 基于干涉原理的激光測(cè)距示意圖.2-2 Laser ranging diagram based on interference prin用的激光具有波長短及單色性優(yōu)良等特性，別的距離或者測(cè)量物體的形變。但在較大的號(hào)的干涉結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤，產(chǎn)生測(cè)量誤差，而作用。法思義就是被測(cè)目標(biāo)、光源及接收單元三者呈源發(fā)射出的激光遇到被測(cè)面反射回來之后達(dá)測(cè)距單元進(jìn)行計(jì)算及顯示。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH71;TN249

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