脈沖式激光測距技術(shù)具有探測距離遠(yuǎn)、測量精度高、探測速度快、抗干擾性好、隱蔽性好、方向性好等特色,被應(yīng)用與星載、機(jī)載、車載等不同場合。硅光電倍增管（Silicon Photo Multiplier,SiPM）作為一種新型的高速光電探測器件,與傳統(tǒng)探測器對(duì)比,具有偏壓低、探測靈敏度高、增益高、溫度敏感性低、對(duì)磁場不敏感等優(yōu)勢,適用于脈沖式激光測距系統(tǒng)中的回波探測�；诿}沖式激光測距系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求及SiPM用于回波探測的優(yōu)勢,本論文設(shè)計(jì)了一套基于SiPM的高精度脈沖式激光測距系統(tǒng)。圍繞基于SiPM的高精度脈沖式激光測距系統(tǒng),文中介紹并比較了幾種常用激光測距方法,分析了脈沖式激光測距技術(shù)的優(yōu)勢。介紹并分析了SiPM探測器的工作原理、特性、指標(biāo)等,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了SiPM的探測性能。對(duì)基于SiPM的高精度激光測距系統(tǒng)最大測程、探測概率與虛警概率、信噪比、系統(tǒng)精度等性能做了具體地分析。對(duì)比分析了不同的時(shí)間測量方法,介紹了TDC7201時(shí)間測量芯片的原理及工作方式,對(duì)基于TDC7201的時(shí)間測量模塊進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),并對(duì)該模塊的測量范圍、測量精度、線性度、多回波探測等性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。搭建了基于SiP... 

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 激光測距方法概述及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光測距方法簡介
        1.2.2 激光測距技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 SiPM國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 SiPM的回波探測特性研究
    2.1 常用光電探測器簡介
        2.1.1 光電探測器性能參數(shù)
        2.1.2 PMT簡介
        2.1.3 APD簡介
    2.2 SiPM探測器原理及性能
        2.2.1 SPAD
        2.2.2 SiPM基本結(jié)構(gòu)及工作模式
        2.2.3 SiPM光子探測原理
        2.2.4 SiPM特性分析
        2.2.5 SiPM與APD、PMT性能對(duì)比
    2.3 SiPM用于回波探測的優(yōu)勢分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于SiPM的高精度激光測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 基于SiPM的高精度激光測距系統(tǒng)介紹
    3.2 基于SiPM的高精度激光測距系統(tǒng)性能分析
        3.2.1 系統(tǒng)最大測程分析
        3.2.2 探測概率和虛警概率
        3.2.3 信噪比
    3.3 基于SiPM的高精度激光測距系統(tǒng)的誤差分析
        3.3.1 脈沖式激光測距系統(tǒng)誤差
        3.3.2 脈沖式激光測距隨機(jī)誤差
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于TDC7201的時(shí)間測量模塊設(shè)計(jì)
    4.1 時(shí)間測量方法簡介
        4.1.1 基本時(shí)間測量方法
        4.1.2 傳輸線延時(shí)法的實(shí)現(xiàn)方式及對(duì)比
    4.2 TDC7201簡介
        4.2.1 TDC7201內(nèi)部結(jié)構(gòu)
        4.2.2 TDC7201的工作
        4.2.3 TDC7201其他特性
    4.3 基于TDC7201的時(shí)間測量模塊硬件設(shè)計(jì)
        4.3.1 模塊整體介紹
        4.3.2 信號(hào)調(diào)理單元
        4.3.3 主控部分
        4.3.4 TDC7201部分
        4.3.5 D/A轉(zhuǎn)換
        4.3.6 電壓轉(zhuǎn)換電路
    4.4 基于TDC7201的時(shí)間測量模塊軟件設(shè)計(jì)
        4.4.1 模塊主程序設(shè)計(jì)流程
        4.4.2 基于AD5667R的串口通信介紹
        4.4.3 AD5667R的控制子程序
        4.4.4 基于TDC7201的串口通信介紹
        4.4.5 TDC7201的通信及上位機(jī)通信子程序
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于SiPM的高精度激光測距系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析
    5.1 SiPM探測性能測試
    5.2 信號(hào)調(diào)理與時(shí)間測量模塊測試
        5.2.1 信號(hào)調(diào)理電路測試
        5.2.2 晶振對(duì)時(shí)間測量影響的測試與分析
        5.2.3 時(shí)間測量單元性能測試
    5.3 系統(tǒng)整體性能測試與分析
        5.3.1 激光測距測試系統(tǒng)介紹
        5.3.2 系統(tǒng)精度及線性度測試
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[5]機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波算法的研究與應(yīng)用[D]. 周曉明.解放軍信息工程大學(xué) 2011
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碩士論文
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[2]高精度激光動(dòng)態(tài)測試技術(shù)研究[D]. 葉道煥.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2016
[3]SiPM光子探測性能分析及高精度多光子探測研究[D]. 陳義拴.陜西師范大學(xué) 2016
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[5]激光大足印高速回波信息數(shù)字化提取與驗(yàn)證技術(shù)[D]. 藍(lán)曉萍.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2015
[6]星載脈沖激光雷達(dá)變頻測距技術(shù)研究[D]. 鄧全.西安電子科技大學(xué) 2014
[7]基于SiPM測量的表面污染儀的研制[D]. 蘇折.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[8]基于TDC-GP2的便攜式脈沖激光測距儀研究[D]. 朱志忠.長春理工大學(xué) 2012
[9]脈沖式半導(dǎo)體激光測距儀的設(shè)計(jì)[D]. 喬曉峰.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010



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