激光測(cè)距技術(shù)的高精度、高分辨率和強(qiáng)抗干擾性使其得到了廣泛的關(guān)注。在航空航天領(lǐng)域的遠(yuǎn)距離目標(biāo)探測(cè)、工業(yè)領(lǐng)域的近距離高可靠性目標(biāo)探測(cè)以及民用高速高精度目標(biāo)探測(cè)等應(yīng)用中,激光測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)距性能、體積、重量和成本都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為此,本文針對(duì)高速激光測(cè)距技術(shù)展開(kāi)研究,以在實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍探測(cè)的同時(shí),有效解決現(xiàn)有激光測(cè)距技術(shù)的高成本、大體積、低精度等問(wèn)題。首先,論文概述了激光測(cè)距技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,介紹了實(shí)現(xiàn)激光測(cè)距的幾種技術(shù)手段。在對(duì)各技術(shù)手段的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行比較分析的基礎(chǔ)上,本文提出了一種基于高速脈沖調(diào)制和回波采樣的激光測(cè)距技術(shù)。其次,論文通過(guò)對(duì)激光雷達(dá)作用方程的推導(dǎo),分析了激光測(cè)距性能的影響因素,明確了基于高速脈沖調(diào)制和回波采樣的激光測(cè)距系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案。針對(duì)測(cè)距系統(tǒng)的實(shí)際指標(biāo)需求,確定了系統(tǒng)中光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)和關(guān)鍵器件的型號(hào),并完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及各單元電路的設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍測(cè)距,論文設(shè)計(jì)的激光測(cè)距系統(tǒng)采用高靈敏度單光子探測(cè)器MPPC(Multi-Pixel Photon Counter)進(jìn)行回波信號(hào)光的探測(cè)。該探測(cè)器具有靈敏度高和多回波光子信號(hào)累加輸出的特性,是提高...

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 激光測(cè)距技術(shù)的研究概述
        1.2.1 國(guó)外研究概述
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究概述
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
2 基于高速脈沖調(diào)制和回波采樣的激光測(cè)距原理
    2.1 激光測(cè)距方法
        2.1.1 脈沖激光測(cè)距
        2.1.2 干涉式激光測(cè)距
        2.1.3 線性調(diào)頻式激光測(cè)距
        2.1.4 基于相位法的激光測(cè)距
        2.1.5 基于光源調(diào)制的激光測(cè)距
        2.1.6 測(cè)距方法的性能比較
    2.2 基于高速脈沖調(diào)制和回波采樣的激光測(cè)距系統(tǒng)的工作原理
    2.3 激光雷達(dá)作用距離方程
        2.3.1 模擬探測(cè)中的激光雷達(dá)作用距離方程推導(dǎo)
        2.3.2 光子計(jì)數(shù)探測(cè)中的激光雷達(dá)作用距離方程推導(dǎo)
    2.4 激光探測(cè)性能影響分析
        2.4.1 環(huán)境參數(shù)對(duì)激光探測(cè)的影響
        2.4.2 激光雷達(dá)系統(tǒng)信噪比
    2.5 本章總結(jié)
3 基于高速脈沖調(diào)制和回波采樣的激光測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.1.1 激光器
        3.1.2 光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)
        3.1.3 光學(xué)接收系統(tǒng)
    3.2 單光子探測(cè)器及系統(tǒng)硬件配置
        3.2.1 單光子探測(cè)器選型
        3.2.2 FPGA選擇
        3.2.3 光源驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
        3.2.4 探測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)
    3.3 軟件信號(hào)處理單元的設(shè)計(jì)
        3.3.1 數(shù)據(jù)處理的總體設(shè)計(jì)思路
        3.3.2 高速收發(fā)器
        3.3.3 發(fā)送信號(hào)子模塊
        3.3.4 數(shù)據(jù)接收子模塊
        3.3.5 時(shí)間計(jì)算子模塊
        3.3.6 距離計(jì)算及選取子模塊
    3.4 本章總結(jié)
4 基于高速脈沖調(diào)制和回波采樣的激光測(cè)距系統(tǒng)性能理論分析
    4.1 最大測(cè)距能力的分析
    4.2 誤差分析
    4.3 本章總結(jié)
5 基于高速脈沖調(diào)制和回波采樣的激光測(cè)距實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    5.1 系統(tǒng)測(cè)距能力
        5.1.1 系統(tǒng)最大測(cè)量距離
        5.1.2 系統(tǒng)最小可測(cè)量距離
    5.2 系統(tǒng)測(cè)距精度
    5.3 系統(tǒng)測(cè)距準(zhǔn)確度
    5.4 本章總結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3846832