【摘要】：在無(wú)合作目標(biāo)條件下實(shí)現(xiàn)高精度脈沖激光測(cè)距是目前國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,可廣泛應(yīng)用于工程建筑、大地測(cè)量、安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域,具有非常重要的研究意義和應(yīng)用前景。本文針對(duì)脈沖激光測(cè)距儀中的高精度時(shí)間間隔測(cè)量這一關(guān)鍵技術(shù),提出并研究了基于正弦曲線的高精度時(shí)間間隔測(cè)量新方法。分析了因正弦曲線的非線性產(chǎn)生的時(shí)間間隔測(cè)量原理誤差,研究了利用多點(diǎn)平均法消除原理誤差的機(jī)理,提出并分析了采用偽隨機(jī)采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻采樣的技術(shù)。設(shè)計(jì)并研制了以高速A/D和FPGA為核心的硬件電路,包括正弦量化時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生、掃頻信號(hào)發(fā)生、高速AD采集和FPGA等硬件電路,完成了硬件電路的研制和調(diào)試。采用Verilog HDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)了FPGA程序,包括控制脈沖激光發(fā)射模塊、時(shí)間間隔測(cè)量模塊和數(shù)據(jù)計(jì)算與存儲(chǔ)模塊,完成了各模塊的程序編寫和調(diào)試。對(duì)采樣原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理,包括奇異點(diǎn)數(shù)據(jù)剔除、數(shù)據(jù)平滑處理、大數(shù)誤差補(bǔ)償和最小二乘法曲線擬合等,最終計(jì)算出了高精度時(shí)間間隔。搭建了實(shí)驗(yàn)裝置,并進(jìn)行了測(cè)距實(shí)驗(yàn),測(cè)距精度達(dá)到±(3+2ppm),對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔測(cè)量精度優(yōu)于20ps,結(jié)果表明:本文提出的基于正弦曲線的高精度時(shí)間間隔測(cè)量方法原理可行,可用于測(cè)繪儀器行業(yè)的高精度脈沖激光測(cè)距。
[Abstract]:The realization of high precision pulsed laser ranging without cooperative target is a hot issue at home and abroad. It can be widely used in engineering architecture geodetic survey safety monitoring and so on. It has very important research significance and application prospect. Aiming at the key technology of high precision time interval measurement in pulsed laser rangefinder, a new method of high precision time interval measurement based on sinusoidal curve is proposed and studied in this paper. The principle error of time interval measurement caused by the nonlinearity of sinusoidal curve is analyzed. The mechanism of eliminating the principle error by using multi-point averaging method is studied. The technique of using pseudo-random sampling to realize uniform sampling is put forward and analyzed. The hardware circuits based on high speed A / D and FPGA are designed and developed, including sine quantization clock signal generation, frequency sweep signal generation, high speed AD acquisition and FPGA. The hardware circuit is developed and debugged. The FPGA program is designed by using Verilog HDL language, including the control pulse laser emission module, the time interval measurement module and the data calculation and storage module. The program of each module is programmed and debugged. The sample raw data was preprocessed, including singularity data elimination, data smoothing, large number error compensation and least square curve fitting, etc. Finally, the high-precision time interval was calculated. The experimental device is built and the ranging experiment is carried out. The ranging accuracy is 鹵(3 2ppm), and the corresponding time interval measurement accuracy is better than 20 ps. the results show that the principle of the high precision time interval measurement method based on sinusoidal curve is feasible in this paper. It can be used in surveying and mapping instrument industry high precision pulse laser ranging.
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN247

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔡見(jiàn)祥;;脈沖與時(shí)間間隔測(cè)量[J];陜西天文臺(tái)臺(tái)刊;1992年01期

2 陳虎成,安琪,張鵬杰,王硯方;高精度短時(shí)間間隔測(cè)量系統(tǒng)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);1999年01期

3 肖路;;高精度時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)與方法探析[J];黑龍江科技信息;2014年06期

4 王錦紅;龍燕;;應(yīng)用模擬內(nèi)插法實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)精度時(shí)間間隔測(cè)量[J];科技廣場(chǎng);2013年09期

5 崔培奎;李正矗;許春影;;基于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)的超短時(shí)間間隔測(cè)量[J];電子技術(shù)與軟件工程;2013年09期

6 黃民雙;龍騰宇;劉慧慧;張澤;;基于正弦曲線的高精度脈沖激光測(cè)距時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)[J];中國(guó)激光;2014年08期

7 張延;黃佩誠(chéng);;高精度時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)與方法[J];天文學(xué)進(jìn)展;2006年01期

8 黃軍芬;黃民雙;孫亞玲;黃繼強(qiáng);;基于偽非均勻采樣的高精度時(shí)間間隔測(cè)量方法[J];光電子.激光;2012年10期

9 陳瑞強(qiáng);江月松;;脈沖激光測(cè)距的時(shí)間間隔測(cè)量方法[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

10 劉彬;黃震;王穎;張玉存;;脈沖測(cè)距時(shí)間間隔測(cè)量的數(shù)學(xué)模型及改進(jìn)方案[J];光電子.激光;2009年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 王玨;莊人遴;吉朋松;;多用途時(shí)間間隔測(cè)量系統(tǒng)[A];第7屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（一）[C];1994年

2 施韶華;李孝輝;張慧君;;基于TDC-GPX的多通道時(shí)間間隔測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2009全國(guó)虛擬儀器大會(huì)論文集（一）[C];2009年

3 施韶華;李孝輝;;基于USB接口的多通道時(shí)間間隔測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2009全國(guó)時(shí)間頻率學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

4 朱威;郭唐永;李祝蓮;;FPGA在時(shí)間測(cè)量中的應(yīng)用[A];新世紀(jì)觀測(cè)技術(shù)發(fā)展及防震減災(zāi)青年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

5 張軍;姬晨;;皮秒時(shí)間間隔測(cè)量方法綜述[A];2005年全國(guó)時(shí)間頻率學(xué)術(shù)交流會(huì)文集[C];2005年

6 李X;曾光宇;;基于TDC的短時(shí)間間隔測(cè)量[A];2010中國(guó)儀器儀表學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)大會(huì)（論文集1）[C];2010年

7 史春波;賈曉東;吳環(huán)寶;李盛;;一種基于DSP的高精度時(shí)間間隔測(cè)量的方法[A];第十屆全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

8 車震平;;高精度時(shí)差測(cè)量在GPS馴服銣鐘中的應(yīng)用[A];2009全國(guó)時(shí)間頻率學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 李旭;8358所突破超精密時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)[N];中國(guó)航天報(bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 孟升衛(wèi);高速精密時(shí)間間隔測(cè)量及應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

2 王海;精密時(shí)頻測(cè)量和控制技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

3 杜保強(qiáng);基于異頻信號(hào)的群相位量子化處理及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李華棟;多通道光電時(shí)間間隔測(cè)量系統(tǒng)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

2 劉璐;基于TDC技術(shù)的高分辨率測(cè)時(shí)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安工業(yè)大學(xué);2013年

3 劉慧慧;脈沖激光測(cè)距高精度時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)研究[D];北京石油化工學(xué)院;2015年

4 劉惠英;時(shí)間間隔測(cè)量教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2011年

5 楊俊;基于TDC與FPGA精密時(shí)間測(cè)量技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所);2012年

6 辜新宇;多通道精密時(shí)間間隔測(cè)量系統(tǒng)的研制[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（國(guó)家授時(shí)中心）;2013年

7 李琳;基于時(shí)—空關(guān)系的時(shí)間間隔測(cè)量[D];西安電子科技大學(xué);2008年

8 楊喜光;基于時(shí)空轉(zhuǎn)換的短時(shí)間間隔測(cè)量[D];西安電子科技大學(xué);2007年

9 張家瑋;基于FPGA軟核處理器NIOSII的高精度時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x[D];天津工業(yè)大學(xué);2008年

10 徐振;基于TDC的時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：2216675