發(fā)布時間：2017-12-10 08:01

  本文關(guān)鍵詞：基于四象限探測器的激光定位系統(tǒng)研究

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【摘要】：激光定位在當今科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用中具有非常廣闊的發(fā)展前景,可廣泛應(yīng)用于激光制導(dǎo)、自由空間光通信、光鑷技術(shù)以及精密工業(yè)檢測等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展與生產(chǎn)力的提升,人們對激光定位測量的精度和線性范圍的要求越來越高。本文圍繞激光定位技術(shù)中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號預(yù)處理、定位算法和修正算法進行深入研究與改進,并將定位系統(tǒng)在FPGA上硬件實現(xiàn)。首先,比較了市面上常用的三種光電位置探測器的原理與特性,選用四象限探測器作為定位系統(tǒng)光電位置探測器。在分析了系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)后,設(shè)計并繪制了放大、信號采集與處理、電源電路板,為之后信號預(yù)處理與算法實現(xiàn)提供了硬件平臺。硬件實現(xiàn)時為獲得更真實有效的回波信號,以便后續(xù)定位算法的求解,設(shè)計了偽隨機編碼、波門鎖定、自增益控制以及脈沖提取等信號預(yù)處理模塊。其次,通過分析能量非均勻分布的光斑對系統(tǒng)測量精度和線性范圍的影響,在傳統(tǒng)加減算法基礎(chǔ)上,提出了一種基于高斯分布的光斑質(zhì)心定位算法,提高了定位精度和線性范圍。同時,對四象限探測器定位原理的誤差分析,分別從非均勻性和背景光、暗電流干擾兩個方面進行數(shù)據(jù)修正,以此改進了定位系統(tǒng)標定的方法,減小了系統(tǒng)誤差。最后,設(shè)計并搭建了一套完整的基于四象限探測器的激光定位實驗系統(tǒng)。通過實驗測量驗證了本文所提算法的可行性,并與傳統(tǒng)加減算法相比較,在算法復(fù)雜度僅增加了一個標準正態(tài)分布表的存儲的情況下,提升了系統(tǒng)線性范圍和定位精度,使其適用于對探測精度和測量實時性要求都相對較高的場景。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

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本文編號：1273690