本文關鍵詞：調(diào)頻連續(xù)波激光測距系統(tǒng)及其信號處理算法研究　出處：《天津大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 調(diào)頻連續(xù)波 采樣 拼接 分辨率 信號處理

【摘要】：實時、大范圍、高精度現(xiàn)場測量成為大尺寸測量的重要發(fā)展趨勢,調(diào)頻連續(xù)波激光測距是一種新型的激光測距方法,可以進行無合作目標的非接觸測量,其測距范圍大、精度高、分辨率高,相比其他激光測距方法具有顯著的優(yōu)勢,在大尺寸高精度工業(yè)測量中擁有著廣闊的應用前景。對調(diào)頻連續(xù)波激光測距系統(tǒng)及其信號處理的研究,對于提高系統(tǒng)的測距精度、分辨率和測量范圍具有十分重要的意義。本文首先對調(diào)頻連續(xù)波激光測距系統(tǒng)的信號處理算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了總結,發(fā)現(xiàn)相關課題組對調(diào)頻連續(xù)波激光測距中激光器的頻率調(diào)制線性度及頻率掃描范圍對測距精度的影響的研究較少。明確了本文將研究通過信號處理算法減小調(diào)頻連續(xù)波激光測距的激光器的非線性調(diào)制對測距精度的影響,突破激光器頻率掃描范圍的限制,減小頻率測量時的誤差。本文提出了一種通過增加輔助干涉光路對測量信號進行等頻率間隔的采樣、然后對采樣信號進行拼接,最后對頻率測量進行校正的方法來提高調(diào)頻連續(xù)波激光測距系統(tǒng)的測距分辨率和精度的方法。設計搭建了一種雙干涉系統(tǒng)的光纖調(diào)頻連續(xù)波激光測距系統(tǒng),利用輔助干涉系統(tǒng)產(chǎn)生的時鐘信號對測量干涉系統(tǒng)的信號進行等光頻間隔采樣,然后對采樣的拍頻信號進行拼接,最后對測得的頻率進行校正,從而得到目標的距離。使用LabVIEW設計實現(xiàn)了信號錯誤檢測處理、等頻率間隔采樣、拼接和頻率校正的信號處理系統(tǒng)。理論和實驗驗證了將等光頻間隔的采樣信號進行拼接的方法可以突破激光器掃描范圍的限制,減少光源非線性的影響,從而提高系統(tǒng)的測距分辨率。實驗結果表明,調(diào)頻連續(xù)波激光測距系統(tǒng)采用的信號處理算法可以提高調(diào)頻連續(xù)波激光測距系統(tǒng)的測距精度和分辨率。對測量目標分別進行了8.7米和14.2米的測距實驗以及測距分辨率的實驗,證明了測距系統(tǒng)所采用的信號處理算法的測距分辨率可達70?m,接近于理論值,并且具有較高的測距穩(wěn)定性,可以實現(xiàn)遠距離的高精度測量。
[Abstract]:Real-time, large-scale, high-precision field measurement has become an important development trend of large-scale measurement. FM CW laser ranging is a new laser ranging method, which can be used for non-contact measurement without cooperative targets. It has a large range of ranging, high accuracy, high resolution, and has significant advantages over other laser ranging methods. The research on FM CW laser ranging system and its signal processing can improve the range accuracy of the system. The resolution and measurement range are of great significance. Firstly, this paper summarizes the research status of signal processing algorithms of FM CW laser ranging system at home and abroad. It is found that the influence of frequency modulation linearity and frequency scanning range on ranging accuracy in frequency modulated CW laser ranging is less studied by related research group. It is clear that this paper will reduce frequency modulation by signal processing algorithm. The influence of nonlinear modulation of CW laser ranging on ranging accuracy. By breaking through the limit of laser frequency scanning range and reducing the error in frequency measurement, a sampling method with equal frequency interval by increasing the auxiliary interference light path is proposed in this paper. Then the sampling signal is spliced. Finally, the method of correcting the frequency measurement to improve the resolution and precision of the frequency modulation CW laser ranging system is proposed. A double-interference system based on fiber frequency modulation CW laser ranging system is designed and built. The clock signal generated by the auxiliary interference system is used to sample the signal of the measuring interference system with equal optical frequency interval, then the sampled beat frequency signal is spliced together, and the measured frequency is corrected. In order to get the distance of the target, the signal error detection processing is realized by using LabVIEW design, and the sampling at equal frequency interval is realized. Signal processing system of splicing and frequency correction. Theoretical and experimental results show that the method of splicing the sampling signals with equal optical frequency interval can break the limit of laser scanning range and reduce the nonlinear influence of light source. In order to improve the range resolution of the system, the experimental results show that. The signal processing algorithm used in the FM CW laser ranging system can improve the ranging accuracy and resolution of the FM CW laser ranging system. The ranging experiments of 8.7 and 14.2 meters for the target are carried out, respectively. And ranging resolution experiments. It is proved that the range resolution of the signal processing algorithm used in the ranging system can reach 70? M, which is close to the theoretical value, and has high ranging stability, which can realize high precision measurement in long distance.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH744.5;TN911.7

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本文編號：1408010