脈沖激光雷達(dá)回波信號的形心定時與測時技術(shù)
發(fā)布時間:2020-12-30 05:27
隨著電子學(xué)技術(shù)和激光技術(shù)的發(fā)展,激光雷達(dá)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。如今,激光雷達(dá)已經(jīng)被應(yīng)用于軍方、科學(xué)研究、企業(yè)等各個領(lǐng)域。近年來,隨著無人機(jī)、機(jī)器人、交通安全的興起,激光雷達(dá)展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。激光雷達(dá)最基本的功能是測距,而影響測距精度的關(guān)鍵因素便是飛行時間的精度,飛行時間的測量需要準(zhǔn)確的定時,傳統(tǒng)的時刻鑒別方法會受到噪聲、上升沿、脈寬等因素的影響而導(dǎo)致測量誤差較大,從而影響時間的測量精度。得益于高速AD技術(shù)的迅速發(fā)展,激光雷達(dá)全波形回波信號探測由于能夠獲得回波波形的整體數(shù)據(jù)而受到關(guān)注,其中,波形形心法應(yīng)用較為廣泛,此算法能夠利用多點(diǎn)信息,充分考慮回波形狀,理論上精度更高。本文提出一種基于斜率選擇與強(qiáng)度加權(quán)的激光脈沖形心定時算法。該算法,通過計算斜率自適應(yīng)選取符合要求的波形數(shù)據(jù),結(jié)合強(qiáng)度加權(quán)形心定時算法計算激光雷達(dá)回波波形形心。對激光脈沖回波特性進(jìn)行了分析,討論了由于目標(biāo)表面斜率、作用面積和反射率等因素造成的目標(biāo)回波展寬和畸變情況,給出了幾種典型目標(biāo)的回波仿真波形。在對回波特性分析后,建立了短脈沖激光雷達(dá)發(fā)射信號和回波信號經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?設(shè)置了仿真所需參數(shù),并對回波脈沖進(jìn)行了濾波處理,...
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:62 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
激光雷達(dá)的應(yīng)用
飫狀颷32],該激光雷達(dá)所選波長對人眼安全,操作簡單且攜帶方便,可以實(shí)現(xiàn)精確測量,可以說在很多方面都很先進(jìn),該測距儀的重頻率為400Hz。1996年美國Bushnell公司研制出了小型激光測距儀,該測距儀攜帶方便,而且測距能力也很出眾,在當(dāng)時該領(lǐng)域的技術(shù)層面有很高的評價,出色的測距能力,優(yōu)越的技術(shù)研發(fā)使得該測距儀被評為重要科技成果。2007年,Velodyne公司推出了64線激光雷達(dá),很快被應(yīng)用于各個領(lǐng)域,之后又推出一系列相關(guān)的激光雷達(dá),奠定了該公司在激光雷達(dá)領(lǐng)域的地位。(a)Velodyne64線激光雷達(dá)(b)成像結(jié)果圖1-2Velodyne激光雷達(dá)及應(yīng)用
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文11線型。圖2-1激光雷達(dá)發(fā)射脈沖波形2.2.2激光雷達(dá)目標(biāo)探測方程本文的測量距離為30m左右,屬于近距離探測,所以建立起的目標(biāo)探測方程有一些優(yōu)點(diǎn),比如視場角較孝目標(biāo)較大、距離較近。據(jù)此所建立的近距離激光雷達(dá)目標(biāo)探測方程為:=01222(2-2)式中:Pt——接收功率(w);P0——發(fā)射功率(w);τ1——發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)透過率(%);r——目標(biāo)反射率(%);τα——大氣透過率(%);τ2——接收光學(xué)系統(tǒng)透過率(%);A——接收部分有效的通光面積(m2);α——目標(biāo)表面法線與探測方向的夾角(rad);R——系統(tǒng)測量的距離(m);由上式(2-2)的表達(dá)式可以看出,P0、τ1、τ2、A這四個參數(shù)表明了該激光雷達(dá)系統(tǒng)的性能,只與該系統(tǒng)有關(guān);τα只與大氣環(huán)境中的顆粒物有關(guān),是大氣的特征參量;而α和R分別是目標(biāo)表面法線與探測方向的夾角和激光雷達(dá)系統(tǒng)與目標(biāo)的距離,只與系統(tǒng)和目標(biāo)物體兩者相關(guān),需要探測系統(tǒng)和目標(biāo)的位置共同決定。由此可以發(fā)現(xiàn),激光雷達(dá)探測系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)探測時,影響回波功率的因素不是很多,而且在特定的條件下可以計算出激光雷達(dá)目標(biāo)回波功率。當(dāng)外界環(huán)境和激光雷達(dá)探測系統(tǒng)固定時,回波功率主要由目標(biāo)表面法線與探測方向的夾角、激
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]自動駕駛汽車傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)分析[J]. 黃偉. 信息通信技術(shù)與政策. 2018(08)
[2]國產(chǎn)機(jī)載激光雷達(dá)測深系統(tǒng)的波形處理方法[J]. 黃田程,陶邦一,賀巖,胡善江,俞家勇,李強(qiáng),朱云峰,尹國清,黃海清,朱乾坤,龔芳. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(08)
[3]機(jī)載激光雷達(dá)回波形心算法修正及硬件驗(yàn)證[J]. 薛文佳,趙毅強(qiáng),葉茂,胡凱,李杰,周國清. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[4]背景光作用下脈沖激光測距儀的設(shè)計[J]. 林晶,卜雄洙,韓偉,曹一涵. 國外電子測量技術(shù). 2017(12)
[5]全波形機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 沈俊,尚建華,賀巖. 激光技術(shù). 2018(03)
[6]基于回波強(qiáng)度的激光測距誤差補(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)
[7]激光雷達(dá)在無人駕駛環(huán)境感知中的應(yīng)用[J]. 黃武陵. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016(10)
[8]海岸帶地理環(huán)境遙感監(jiān)測綜述[J]. 李清泉,盧藝,胡水波,胡忠文,李洪忠,劉鵬,石鐵柱,汪馳升,王俊杰,鄔國鋒. 遙感學(xué)報. 2016(05)
[9]脈沖激光測距誤差標(biāo)定及不確定度分析[J]. 劉紅博,費(fèi)豐,史學(xué)舜,劉玉龍,劉長明,陳海東. 宇航計測技術(shù). 2016(02)
[10]基于FPGA的高速峰值檢測[J]. 何艷,張流強(qiáng),張建,石亞星,羅小麗. 核電子學(xué)與探測技術(shù). 2016(01)
博士論文
[1]大動態(tài)范圍高精度激光測距關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 程鵬飛.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2014
碩士論文
[1]基于TDC-GP2的高精度脈沖激光測距系統(tǒng)研究[D]. 楊佩.西安電子科技大學(xué) 2010
[2]全數(shù)字高精度激光測距系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 雷佳.上海交通大學(xué) 2009
本文編號:2947076
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:62 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
激光雷達(dá)的應(yīng)用
飫狀颷32],該激光雷達(dá)所選波長對人眼安全,操作簡單且攜帶方便,可以實(shí)現(xiàn)精確測量,可以說在很多方面都很先進(jìn),該測距儀的重頻率為400Hz。1996年美國Bushnell公司研制出了小型激光測距儀,該測距儀攜帶方便,而且測距能力也很出眾,在當(dāng)時該領(lǐng)域的技術(shù)層面有很高的評價,出色的測距能力,優(yōu)越的技術(shù)研發(fā)使得該測距儀被評為重要科技成果。2007年,Velodyne公司推出了64線激光雷達(dá),很快被應(yīng)用于各個領(lǐng)域,之后又推出一系列相關(guān)的激光雷達(dá),奠定了該公司在激光雷達(dá)領(lǐng)域的地位。(a)Velodyne64線激光雷達(dá)(b)成像結(jié)果圖1-2Velodyne激光雷達(dá)及應(yīng)用
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文11線型。圖2-1激光雷達(dá)發(fā)射脈沖波形2.2.2激光雷達(dá)目標(biāo)探測方程本文的測量距離為30m左右,屬于近距離探測,所以建立起的目標(biāo)探測方程有一些優(yōu)點(diǎn),比如視場角較孝目標(biāo)較大、距離較近。據(jù)此所建立的近距離激光雷達(dá)目標(biāo)探測方程為:=01222(2-2)式中:Pt——接收功率(w);P0——發(fā)射功率(w);τ1——發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)透過率(%);r——目標(biāo)反射率(%);τα——大氣透過率(%);τ2——接收光學(xué)系統(tǒng)透過率(%);A——接收部分有效的通光面積(m2);α——目標(biāo)表面法線與探測方向的夾角(rad);R——系統(tǒng)測量的距離(m);由上式(2-2)的表達(dá)式可以看出,P0、τ1、τ2、A這四個參數(shù)表明了該激光雷達(dá)系統(tǒng)的性能,只與該系統(tǒng)有關(guān);τα只與大氣環(huán)境中的顆粒物有關(guān),是大氣的特征參量;而α和R分別是目標(biāo)表面法線與探測方向的夾角和激光雷達(dá)系統(tǒng)與目標(biāo)的距離,只與系統(tǒng)和目標(biāo)物體兩者相關(guān),需要探測系統(tǒng)和目標(biāo)的位置共同決定。由此可以發(fā)現(xiàn),激光雷達(dá)探測系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)探測時,影響回波功率的因素不是很多,而且在特定的條件下可以計算出激光雷達(dá)目標(biāo)回波功率。當(dāng)外界環(huán)境和激光雷達(dá)探測系統(tǒng)固定時,回波功率主要由目標(biāo)表面法線與探測方向的夾角、激
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]自動駕駛汽車傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)分析[J]. 黃偉. 信息通信技術(shù)與政策. 2018(08)
[2]國產(chǎn)機(jī)載激光雷達(dá)測深系統(tǒng)的波形處理方法[J]. 黃田程,陶邦一,賀巖,胡善江,俞家勇,李強(qiáng),朱云峰,尹國清,黃海清,朱乾坤,龔芳. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(08)
[3]機(jī)載激光雷達(dá)回波形心算法修正及硬件驗(yàn)證[J]. 薛文佳,趙毅強(qiáng),葉茂,胡凱,李杰,周國清. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[4]背景光作用下脈沖激光測距儀的設(shè)計[J]. 林晶,卜雄洙,韓偉,曹一涵. 國外電子測量技術(shù). 2017(12)
[5]全波形機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 沈俊,尚建華,賀巖. 激光技術(shù). 2018(03)
[6]基于回波強(qiáng)度的激光測距誤差補(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)
[7]激光雷達(dá)在無人駕駛環(huán)境感知中的應(yīng)用[J]. 黃武陵. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016(10)
[8]海岸帶地理環(huán)境遙感監(jiān)測綜述[J]. 李清泉,盧藝,胡水波,胡忠文,李洪忠,劉鵬,石鐵柱,汪馳升,王俊杰,鄔國鋒. 遙感學(xué)報. 2016(05)
[9]脈沖激光測距誤差標(biāo)定及不確定度分析[J]. 劉紅博,費(fèi)豐,史學(xué)舜,劉玉龍,劉長明,陳海東. 宇航計測技術(shù). 2016(02)
[10]基于FPGA的高速峰值檢測[J]. 何艷,張流強(qiáng),張建,石亞星,羅小麗. 核電子學(xué)與探測技術(shù). 2016(01)
博士論文
[1]大動態(tài)范圍高精度激光測距關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 程鵬飛.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2014
碩士論文
[1]基于TDC-GP2的高精度脈沖激光測距系統(tǒng)研究[D]. 楊佩.西安電子科技大學(xué) 2010
[2]全數(shù)字高精度激光測距系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 雷佳.上海交通大學(xué) 2009
本文編號:2947076
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