本文關(guān)鍵詞：基于運(yùn)動非合作目標(biāo)激光測距精度提高方法研究　出處：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 脈沖激光測距 目標(biāo)方位預(yù)測 擴(kuò)展卡爾曼濾波 無跡卡爾曼濾波

【摘要】：運(yùn)動非合作目標(biāo)位置預(yù)測越準(zhǔn)確,飛行時(shí)間測量越精確,目標(biāo)測距精度也越高。本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用建立了運(yùn)動非合作目標(biāo)主動測距、被動測角相結(jié)合的三維空間數(shù)學(xué)模型以及運(yùn)動模型。為了提高測距精度,本文從目標(biāo)跟蹤預(yù)測精度和脈沖激光測距裝置對激光飛行時(shí)間測量精度兩個(gè)方面來討論。首先,針對目標(biāo)的運(yùn)動特性,建立了目標(biāo)運(yùn)動數(shù)學(xué)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(jìn)算法擴(kuò)展卡爾曼濾波與無跡卡爾曼濾波。運(yùn)用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法和無跡卡爾曼濾波算法對目標(biāo)的位置或方位進(jìn)行預(yù)測仿真,驗(yàn)證兩種算法預(yù)測的目標(biāo)位置與目標(biāo)運(yùn)動實(shí)際位置的誤差。然后分析和對比了擴(kuò)展卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波的優(yōu)缺點(diǎn)和預(yù)測精度。然后,就脈沖激光測距裝置的組成進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì),主要包括:脈沖半導(dǎo)體激光發(fā)射技術(shù)、光信號接收和處理技術(shù)、時(shí)刻鑒別及測量技術(shù)。根據(jù)對半導(dǎo)體激光器驅(qū)動原理的分析,設(shè)計(jì)了大電流、窄脈沖半導(dǎo)體激光發(fā)射單元電路;分析了APD光電轉(zhuǎn)換器的工作原理,設(shè)計(jì)了光電轉(zhuǎn)換單元電路以及相應(yīng)的放大整形電路;通過對時(shí)刻鑒別技術(shù)原理的分析和對比,設(shè)計(jì)了恒定時(shí)刻鑒別電路。為了減小時(shí)間間隔測量誤差,對比了多種時(shí)間間隔測量方法的復(fù)雜度和精度,選擇了高精度時(shí)間測量芯片TDC-GP2,并根據(jù)該款芯片的數(shù)據(jù)手冊設(shè)計(jì)了它的外圍電路作為計(jì)時(shí)模塊,測時(shí)精度達(dá)50ps量級。最后,本文就預(yù)測算法和時(shí)間測量兩個(gè)方面對非合作運(yùn)動目標(biāo)測距精度的影響做出了分析和總結(jié)。運(yùn)動非合作目標(biāo)位置預(yù)測越準(zhǔn)確,飛行時(shí)間測量越精確,目標(biāo)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(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【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：1402841