在基于脈沖飛行時(shí)間（TOF）測(cè)量原理的激光測(cè)距技術(shù)中,由于激光脈沖回波光強(qiáng)大動(dòng)態(tài)范圍變化,這會(huì)對(duì)測(cè)距精度帶來(lái)較大影響,無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)遠(yuǎn)距離高精度距離測(cè)量的需求。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種利用光學(xué)衰減器減光的激光脈沖回波信號(hào)光強(qiáng)控制系統(tǒng),并利用本系統(tǒng)將不同幅度的激光脈沖回波光強(qiáng)調(diào)節(jié)到一個(gè)固定范圍內(nèi),以此來(lái)減小由于回波光強(qiáng)變化所引起的走離誤差,提高測(cè)距精度。論文完成的主要工作有:首先,根據(jù)測(cè)距儀的脈沖參數(shù)確定本系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù),確定了回波光強(qiáng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,之后對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍和走離誤差進(jìn)行理論分析和計(jì)算,并利用一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行回波光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。其次,完成納秒級(jí)窄脈沖峰值保持電路設(shè)計(jì),并實(shí)現(xiàn)對(duì)激光脈沖回波信號(hào)光強(qiáng)的檢測(cè);根據(jù)回波光強(qiáng)的動(dòng)態(tài)范圍設(shè)計(jì)光學(xué)衰減器并選用合適步進(jìn)電機(jī),完成衰減器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì);完成基于單片機(jī)和FPGA的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),并編寫(xiě)控制程序。最后,搭建了回波光強(qiáng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行控制系統(tǒng)的分模塊測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,回波光強(qiáng)控制系統(tǒng)能快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)重復(fù)率為lOKHz、發(fā)射脈寬為15ns的激光脈沖回波光強(qiáng);進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試,驗(yàn)證了本系統(tǒng)對(duì)于回波光強(qiáng)控制的有效... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２單閾值前沿定時(shí)鑒別法??

?Ｌ＿ｊ?＊？?ｔ??圖１－４雙閾值脈寬誤差補(bǔ)償方法??Ｆｉｇ．１－４?Ｄｕａｌ?ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ?ｅｒｒｏｒ?ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ?ｕｓｉｎｇ?ｅｃｈｏ?ｐｕｌｓｅ?ｗｉｄｔｈ??２）恒比定時(shí)鑒別法??恒比定時(shí)鑒別法［２６］通常需要選取恒定的觸發(fā)比（一般為５０％），定時(shí)特征點(diǎn)為回??波信號(hào)的幅值的恒定比例位置［２７］。該方法的好處是定時(shí)點(diǎn)只與脈沖信號(hào)上升沿的恒定??比例有關(guān)，且定時(shí)特征點(diǎn)應(yīng)盡可能在回波脈沖上升沿１０％？９０％線(xiàn)性度較好的區(qū)間內(nèi)，??這樣可以有效消除由于回波信號(hào)的幅度變化所引起的走離誤差。但同時(shí)對(duì)電路的衰減??系數(shù)、延遲時(shí)間以及響應(yīng)時(shí)間都有較高的要求［２８］。??Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ??＾?ｖ?（ｂ）?Ｖｇ?＜＇??＿？，六??ｉｎｐｕｔＳｉｇｒｓ＊＾：??＊＊?Ｄｅｊｇｙ＾?Ｓｉｇｆｓａｌ：?ＶＣｔ－ｙ??／?＼／／＼．?＼?Ｓｉｇｎａｌ?ａＶ｜ｔ）??Ｔｈｅ??故１卻?＿＞？—－？?ｏｆ?ｅｃｈｏｆＫｉｓｅ?一??：．．．．．．．．．－．．．．．．???〇Ｉ�。欤�???，ｅｄｕｃｓｓ?丁?ｔｉｍｅ??￣｜?？ＶｔｔＪ?Ｓ?Ｖａ?“??Ｉ——Ｉ?▼?｜／Ａ＼??ａＶＧ??＼?ｔｉｍｅ??、—－＊？?Ｔｈｅ?＾ｒｎｉｎｇ?ｆｘｔｍｔ?ｈ?ｔｍｃｔｉｒｎｇｅｄ??圖１－５恒比定時(shí)鑒別法??Ｆｉｇ．１－５?Ｃｏｎｓｔａｎｔ－ｆｒａｃｔｉｏｎ?ｔｉｍｉｎｇ?ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ??恒比定時(shí)鑒別法的基本原理如圖１－５?（ａ）所示，回波信號(hào)ｖ＜〇分成兩路，一路經(jīng)??過(guò)延遲為ｖ

、—－＊？?Ｔｈｅ?＾ｒｎｉｎｇ?ｆｘｔｍｔ?ｈ?ｔｍｃｔｉｒｎｇｅｄ??圖１－５恒比定時(shí)鑒別法??Ｆｉｇ．１－５?Ｃｏｎｓｔａｎｔ－ｆｒａｃｔｉｏｎ?ｔｉｍｉｎｇ?ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ??恒比定時(shí)鑒別法的基本原理如圖１－５?（ａ）所示，回波信號(hào)ｖ＜〇分成兩路，一路經(jīng)??過(guò)延遲為ｖ，〇砧，延遲時(shí)間為如另一路經(jīng)過(guò)固定衰減器變?yōu)椤叮�，（〇，衰減因子為ｃｃ。??兩路信號(hào)上升沿的交點(diǎn)即為定時(shí)點(diǎn)，所以比較器輸出信號(hào)的零點(diǎn)位置即為定時(shí)特征??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于回波強(qiáng)度的激光測(cè)距誤差補(bǔ)償算法研究[J]. 王永志,孫超君,段存高,張明祎.  制導(dǎo)與引信. 2017(03)
[2]光頻掃描干涉絕對(duì)測(cè)距漂移誤差與補(bǔ)償方法研究[J]. 張雅雅,郭寅,任永杰,尚岳,劉洋,邾繼貴.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2017(12)
[3]單發(fā)脈沖飛行時(shí)間激光測(cè)距技術(shù)[J]. 黃民雙.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(12)
[4]一種窄脈沖峰值電壓檢測(cè)保持電路的研究[J]. 馮亞峰,錢(qián)素琴,孔建會(huì).  儀表技術(shù). 2017(07)
[5]資源三號(hào)（02）星載高精度激光測(cè)距技術(shù)的實(shí)現(xiàn)[J]. 宋博,李旭,鄭偉,彭歡.  光電子技術(shù). 2017(01)
[6]北斗衛(wèi)星全球激光測(cè)距觀測(cè)及數(shù)據(jù)應(yīng)用[J]. 張忠萍,程志恩,張海峰,趙罡,鄧華榮,吳志波.  中國(guó)激光. 2017(04)
[7]激光測(cè)距技術(shù)在交通安全輔助駕駛中的應(yīng)用[J]. 姚琛,李成兵.  激光雜志. 2016(12)
[8]大氣湍流間歇性對(duì)激光測(cè)距回波光子數(shù)的影響[J]. 唐美榮,李祝蓮,李語(yǔ)強(qiáng),湯儒峰.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[9]一種可連續(xù)調(diào)諧空間光學(xué)衰減器的研究[J]. 徐圣奇,辛玉軍,韓文杰,王治中,張文平,鄔雙陽(yáng),董光焰,李衛(wèi)森.  紅外與激光工程. 2015(02)
[10]提高脈沖激光測(cè)距精度的方法研究[J]. 應(yīng)歡,王少平.  電子測(cè)量技術(shù). 2014(10)

博士論文
[1]脈沖激光雷達(dá)回波處理方法與系統(tǒng)研究[D]. 陳向成.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]大動(dòng)態(tài)范圍高精度激光測(cè)距關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 程鵬飛.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所） 2014

碩士論文
[1]PWM技術(shù)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中的應(yīng)用[D]. 劉偉.合肥工業(yè)大學(xué) 2009
[2]基于ARM和FPGA的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 柴固恒.廈門(mén)大學(xué) 2009
[3]基于ARM和DSP的嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 孫詠.浙江大學(xué) 2005



本文編號(hào)：2956671