本文關(guān)鍵詞：基于棱鏡掃描的激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本研究主要借助棱鏡掃描技術(shù)建立新型激光雷達(dá)測距系統(tǒng),以往使用的測距模式,通過激光脈沖僅能完成一個(gè)對象的測量,但是這種新型激光雷達(dá)測距模式能夠完成一定區(qū)間內(nèi)所有對象的測量工作,通過可編程邏輯器件FPGA達(dá)到目的,最終形成集群式多對象捕捉這一核心技術(shù),使激光雷達(dá)測距得到了進(jìn)一步完善。對于關(guān)鍵技術(shù)的處理,主要是驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)更加可靠的工作,降低激光發(fā)射脈沖上升周期及其寬度,強(qiáng)化接收電路信噪比,使時(shí)間間隔計(jì)時(shí)變得更加合理,同時(shí)形成全面有效的改善機(jī)制。其本身由激光掃描、時(shí)間測量、大功率窄脈寬激光發(fā)射與精準(zhǔn)的激光接收四個(gè)系統(tǒng)組成。發(fā)射環(huán)節(jié)通過半導(dǎo)體激光器形成窄脈寬的脈沖激光；接收環(huán)節(jié)則通過PIN型光電探測器完成光電轉(zhuǎn)換及回波的鑒別。通過將FPGA這一關(guān)鍵技術(shù)確定成信號分析環(huán)節(jié),最終完成激光發(fā)射時(shí)鐘分頻與高頻計(jì)時(shí)時(shí)鐘倍頻,回波整形及測距計(jì)數(shù)等方面的有效控制,使系統(tǒng)在準(zhǔn)確性與可靠性方面均能達(dá)到要求。最后,對激光測距系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析誤差產(chǎn)生原因,對FPGA信號處理進(jìn)行仿真分析,在測試中,發(fā)現(xiàn)了整個(gè)設(shè)計(jì)方案的不足之處,提出了課題接下來的工作方向和要解決的問題。針對本文中提到的激光雷達(dá)測距系統(tǒng),經(jīng)過使用視場劃分、激光掃描等方式滿足了多個(gè)目標(biāo)距離的測量,這個(gè)方法和以往的激光測距相比,它的可信度更高,并且能夠得到更多目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：脈沖激光測距 FPGA 高功率窄脈沖 時(shí)間間隔測量 定比延時(shí)時(shí)刻鑒別 多目標(biāo)測距
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN958.98
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外本領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 本文主要工作及結(jié)構(gòu)安排13-15
• 1.3.1 論文的主要工作13
• 1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)安排13-15
• 2 激光測距技術(shù)15-23
• 2.1 激光測距方程15-16
• 2.2 激光測距實(shí)現(xiàn)的方式16-22
• 2.2.1 脈沖激光測距16-17
• 2.2.2 相位激光測距17-18
• 2.2.3 三角法激光測距18-20
• 2.2.4 干涉法激光測距20-21
• 2.2.5 光子計(jì)數(shù)法21-22
• 2.3 相位激光測距與脈沖激光測距比較22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 棱鏡掃描式激光雷達(dá)測距系統(tǒng)23-40
• 3.1 棱鏡掃描式激光雷達(dá)測距系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)23-25
• 3.1.1 多目標(biāo)激光雷達(dá)掃描測距系統(tǒng)工作原理23-24
• 3.1.2 多目標(biāo)激光雷達(dá)掃描測距的總體方案24-25
• 3.2 棱鏡掃描式激光雷達(dá)測距系統(tǒng)測量精度的論述25-27
• 3.2.1 系統(tǒng)誤差25
• 3.2.2 隨機(jī)誤差25-26
• 3.2.3 脈沖時(shí)刻鑒別精度26
• 3.2.4 時(shí)間間隔精度因素26
• 3.2.5 時(shí)刻鑒別抖動誤差26-27
• 3.3 棱鏡掃描式激光雷達(dá)測距系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)27-38
• 3.3.1 時(shí)刻鑒別精度對激光雷達(dá)測距系統(tǒng)的影響27
• 3.3.2 前沿時(shí)刻鑒別法27-28
• 3.3.3 恒定比值法28-30
• 3.3.4 零點(diǎn)檢測法30-31
• 3.3.5 定比延時(shí)時(shí)刻鑒別法31-34
• 3.3.6 時(shí)間間隔測量精度對激光雷達(dá)測距系統(tǒng)精度的影響34-35
• 3.3.7 脈沖計(jì)數(shù)法35-36
• 3.3.8 時(shí)間擴(kuò)展法36-37
• 3.3.9 時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換法37-38
• 3.4 與待測目標(biāo)的相對運(yùn)動38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 棱鏡掃描式激光雷達(dá)測距系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)40-59
• 4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)40-41
• 4.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)40
• 4.1.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)40-41
• 4.2 激光雷達(dá)掃描控制單元41-42
• 4.2.1 掃描電機(jī)的選擇41
• 4.2.2 掃描棱鏡的設(shè)計(jì)41-42
• 4.3 激光雷達(dá)收發(fā)單元設(shè)計(jì)42
• 4.4 激光發(fā)射電路設(shè)計(jì)42-49
• 4.4.1 激光器選型44
• 4.4.2 半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路44
• 4.4.3 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)44-46
• 4.4.4 激光驅(qū)動電路設(shè)計(jì)46-49
• 4.5 激光接收電路設(shè)計(jì)49-56
• 4.5.1 探測器選型49
• 4.5.2 信號處理電路設(shè)計(jì)49-56
• 4.6 其他電路設(shè)計(jì)56-58
• 4.6.1 電源電路設(shè)計(jì)56-57
• 4.6.2 控制電路設(shè)計(jì)57-58
• 4.7 本章小結(jié)58-59
• 5 棱鏡掃描式激光雷達(dá)測距系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)59-68
• 5.1 數(shù)字時(shí)鐘管理模塊59-64
• 5.1.1 Xilinx的DCM模塊結(jié)構(gòu)59-60
• 5.1.2 DCM模塊的IP Core的使用60-64
• 5.2 掃描電機(jī)控制64
• 5.3 回波整形64-65
• 5.4 測距計(jì)數(shù)65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 6 棱鏡掃描式激光雷達(dá)測距系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與誤差分析68-83
• 6.1 測距實(shí)驗(yàn)68-82
• 6.1.1 測距實(shí)驗(yàn)平臺68-69
• 6.1.2 測距實(shí)驗(yàn)方法69
• 6.1.3 測距實(shí)驗(yàn)結(jié)果69-81
• 6.1.4 誤差分析81-82
• 6.2 本章小結(jié)82-83
• 7 結(jié)論83-85
• 7.1 課題總結(jié)83
• 7.2 系統(tǒng)存在的問題83-84
• 7.3 本課題的展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文88-89
• 致謝89-91

  本文關(guān)鍵詞：基于棱鏡掃描的激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：449649