本文關鍵詞：基于運動非合作目標激光測距精度提高方法研究　出處：《中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 脈沖激光測距 目標方位預測 擴展卡爾曼濾波 無跡卡爾曼濾波

【摘要】：運動非合作目標位置預測越準確,飛行時間測量越精確,目標測距精度也越高。本文根據(jù)實際應用建立了運動非合作目標主動測距、被動測角相結合的三維空間數(shù)學模型以及運動模型。為了提高測距精度,本文從目標跟蹤預測精度和脈沖激光測距裝置對激光飛行時間測量精度兩個方面來討論。首先,針對目標的運動特性,建立了目標運動數(shù)學模型和狀態(tài)空間模型,介紹了卡爾曼濾波的原理和它的改進算法擴展卡爾曼濾波與無跡卡爾曼濾波。運用擴展卡爾曼濾波算法和無跡卡爾曼濾波算法對目標的位置或方位進行預測仿真,驗證兩種算法預測的目標位置與目標運動實際位置的誤差。然后分析和對比了擴展卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波的優(yōu)缺點和預測精度。然后,就脈沖激光測距裝置的組成進行了分析和設計,主要包括:脈沖半導體激光發(fā)射技術、光信號接收和處理技術、時刻鑒別及測量技術。根據(jù)對半導體激光器驅動原理的分析,設計了大電流、窄脈沖半導體激光發(fā)射單元電路;分析了APD光電轉換器的工作原理,設計了光電轉換單元電路以及相應的放大整形電路;通過對時刻鑒別技術原理的分析和對比,設計了恒定時刻鑒別電路。為了減小時間間隔測量誤差,對比了多種時間間隔測量方法的復雜度和精度,選擇了高精度時間測量芯片TDC-GP2,并根據(jù)該款芯片的數(shù)據(jù)手冊設計了它的外圍電路作為計時模塊,測時精度達50ps量級。最后,本文就預測算法和時間測量兩個方面對非合作運動目標測距精度的影響做出了分析和總結。運動非合作目標位置預測越準確,飛行時間測量越精確,目標測距精度也越高。
[Abstract]:The more accurate the location prediction of moving non-cooperative target, the more accurate the measurement of flight time and the higher the precision of target ranging. In order to improve the accuracy of ranging, the mathematical model of three-dimensional space and the model of motion are combined with passive angle measurement. In this paper, the prediction accuracy of target tracking and the accuracy of laser time of flight measurement by pulsed laser ranging device are discussed. Firstly, the motion characteristics of the target are discussed. The mathematical model and state space model of target motion are established. This paper introduces the principle of Kalman filter and its improved algorithms, extended Kalman filter and unscented Kalman filter. The location or azimuth of target is predicted by using extended Kalman filter and unscented Kalman filter. . The error between the target position predicted by the two algorithms and the actual position of the target motion is verified. Then the advantages and disadvantages of the extended Kalman filter and the unscented Kalman filter are analyzed and compared with the prediction accuracy. The composition of pulse laser ranging device is analyzed and designed, including: pulse semiconductor laser emission technology, optical signal receiving and processing technology. Based on the analysis of the driving principle of semiconductor laser, the high current and narrow pulse semiconductor laser emitter unit circuit is designed. The working principle of APD photoelectric converter is analyzed, and the photoelectric conversion unit circuit and the corresponding amplifying and shaping circuit are designed. Through the analysis and comparison of the principle of time discriminant, a constant time discriminant circuit is designed. In order to reduce the error of time interval measurement, the complexity and accuracy of various time interval measurement methods are compared. The high precision time measurement chip TDC-GP2was selected, and its peripheral circuit was designed as timing module according to the data manual of the chip. The precision of time measurement was 50 PS. Finally. In this paper, the influence of prediction algorithm and time measurement on the ranging accuracy of non-cooperative moving target is analyzed and summarized. The more accurate the location prediction of moving non-cooperative target, the more accurate the measurement of flight time. Target ranging accuracy is also higher.
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

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本文編號：1402841