一、提高脉冲LD测距系统测距能力的一种方法(论文文献综述)
刘雪生[1](2021)在《波分复用全固态激光雷达三维成像技术研究》文中指出激光雷达是一种利用光学手段来获取目标的距离、方位、速度等信息,并实现对目标的三维空间成像。因其具有测量精度高、响应速度快和高分辨率等优势,使得激光雷达在军用和民用领域都有十分广阔的应用前景。近年来,随着人工智能、自动驾驶、无人飞机在各方面得到广泛的研究和应用,这使得激光雷达成为这些智能设备实时获得空间位置和运动信息的重要传感器。因此,对于研究新型激光雷达成像技术,提高雷达系统的成像性能以及更准确的得到目标距离信息,具有重要的技术性和应用前景。本文首先对激光雷达测距原理进行了介绍,并分析了在脉冲测距、相位测距、FMCW测距中影响其测距精度的因素;然后对目前三维成像激光雷达的成像方式进行了分析讨论;通过借鉴光通信中的波分复用技术,创新性的提出了一种波分复用全固态激光雷达成像原理。主要对波分复用全固态激光雷达3D光束阵列形成原理进行了理论建模与分析,并同时证明了该雷达在光子集成电路(PIC)中可实现低成本产业化的潜力。然后,在波分复用全固态激光雷达成像原理的分析基础上,进行基于光纤阵列的波分复用全固态激光雷达的系统设计,实验了所成功搭建的基于光纤阵列的波分复用全固态激光雷达,并对波分复用全固态激光雷达三维成像进行了实验研究。实验验证了该雷达系统的测距性能及3D空间成像能力;同时为了进一步提高雷达的角分辨率,提出一种基于光纤阵列微抖动的雷达角分辨率提高方法,实现了将基于光纤阵列的波分复用全固态激光雷达系统的垂直角分辨率从0.716°提高到0.143°。最后,我们将激光中为获得超短光脉冲的主动锁模技术引入光电振荡器(OEO)。主要对OEO基本原理和基于强度调制的主动锁模OEO原理进行了理论分析,实验中通过在OEO的电环路中插入可调电衰减器,利用主动锁模技术对OEO产生的高频超低噪声微波信号进行强度调制,实现了在传统OEO中很难支持的多模式振荡,并产生宽带微波频率梳(MFC)信号以及获得在时域相干叠加出的微波脉冲。该技术将有望应用于FM雷达、传感、多载波通信等方面。
邓泽江[2](2021)在《高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用》文中进行了进一步梳理双光学频率梳光谱技术作为新一代光谱测量工具,具有宽光谱、高速度、高精度和高准确度等技术优势,是开展更高精度更快速度光谱测量的重要手段。经过十余年的迅猛发展,双光学频率梳光谱技术已在三维成像、气体分子光谱分析、速度场和温度场精密测量中获得初步应用。双光学频率梳光谱技术已经成为当前光谱测量领域的研究热点。双光学频率梳光谱技术是利用光学外差探测技术,通过拍频探测将光学频率梳(以下简称为“光频梳”)的离散的光频梳齿下转换到射频域。双光频梳干涉信号使用单个光电探测器即可在μs~ms量级的测量时间内实现光频梳光谱的精密测量。这个双光频梳光谱的频率精度和准确度可以溯源至原子钟频率标准。一方面,超低噪声光频梳是实现高精度双光频梳光谱测量的重要基础,因此发展光频梳噪声免疫技术和低噪声主动相位控制技术,提高光频梳的频率稳定性和时间稳定性是提高双光频梳测量精度的关键技术。另一方面,双光频梳光谱技术在光谱测量、频率传递等领域拥有巨大的应用前景,但是目前双光频梳系统的光谱分辨率仍然被动态相干性制约。这已成为获取高分辨、高精度和高准确度双光频梳系统的关键技术瓶颈,亟需一种新型的光频相位控制技术来提高双光频梳系统的相干性,满足更高精度的光谱测量需求。本论文围绕“高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用”展开了相关的研究工作。首先发展了高响应带宽的光频梳相位控制技术,研制了低噪声的光频梳光源。以此为基础,实现了高相干的双光频梳光谱系统。目前研制的这一高相干双光频梳系统的锁定精度和相干时间都达到国际先进水平。最后基于自行研制的双光梳光谱系统,展开了在分子光谱测量、精密测距、成像和气体流速测量等多个领域的探索应用和研究。本文具体的研究内容和创新点概括如下:1.研制了超低噪声光频梳。研究了低噪声锁模激光器的机制。发展了低噪声的光纤激光器,其具有良好的自启动特性和高抗环境噪声能力,便于实现超低噪声集成化的光频梳系统。进一步引入多种相位控制器,综合调控光频梳相位噪声,将光频梳锁定系统的开环带宽从数k Hz提高到166k Hz,实现了低噪声光频梳的长期稳定运行,光频梳的载波包络相位偏移频率的光频不稳定度提升至9.15ⅹ10-19,对应的积分相位噪声仅为81.9mrad(积分范围:1Hz到1.5MHz)。2.研究了高相干的双光频梳系统。本论文发展了光频梳间的光频传递技术,实现了多个光频梳之间的光学频率传递,实现了主动锁定的高相干的双光频梳光源,其频率准确度溯源到氢原子钟上。研制的双光频梳光源的重复频率稳定度达到了10-12量级,相对线宽低于1Hz,光源的相干时间大于100s。3.基于自行研制的双光频梳系统,开展了双光频梳光谱技术在分子光谱测量、测距、成像和气体流速测量等领域的应用研究。结合时间飞行法和双光频梳光谱技术,本论文同时实现了距离和分子吸收光谱的精密测量,光谱分辨率为100MHz,0.5s测量时间的测距精度为0.68μm;结合光谱编码技术和双光频梳技术,实现了微结构样品的表面形貌测量,通过标准分辨率靶测得横向精度为4.4μm,对金膜样品测量的纵向精度为7.72nm;结合光谱多普勒频移效应和双光频梳光谱技术,实现了气体分子多吸收峰的高精度测量,进而获得气体流速信息。这些研究推动了双光频梳光谱测量技术在多个领域的发展。4.提出并研制了结构简单、被动相干的单腔双光频梳光谱系统。本文从理论和实验上开展了一种基于可饱和吸收镜的新型双脉冲激光器的研究,输出脉冲具有良好的被动相干特性,经实验测量其重复频率差的标准差仅为83m Hz,实现了梳齿可分辨的双光频梳光谱测量。
唐国栋[3](2021)在《基于动态多阈值误差修正算法的远距离激光测距系统研制》文中进行了进一步梳理随着社会的发展,某些应用场景对测距的要求越来越高,往往需要在保证较远测量能力的基础上还能拥有较高的测量精度。激光测距技术是目前比较常用的距离测量手段。民用脉冲激光测距产品大多没有考虑各种复杂测量环境带来的精度影响,很难同时兼顾大目标和小目标的测量精度。对于远距离的测距而言,除了少数技术封锁且价格昂贵的国外产品,目前市面上的产品和技术都很难兼顾测量距离和测距精度。根据以上技术难点,本课题以脉冲式激光测距技术为核心,设计了一套在千米测距范围时达到分米级精度的激光测距软硬件平台。本激光测距硬件系统采用了905nm波长的半导体激光器、雪崩光电二极管(APD)、皮秒级分辨率的时间测量芯片TDC-GPX2,同时针对回波信号处理设计了自动增益控制(AGC)以及自相关检测电路,提高了系统测距动态范围以及回波信号信噪比。软件系统采用UC-OSII嵌入式实时操作系统,实现了飞行时间法测距、数据滤波处理、自动增益控制以及动态多阈值误差修正,多任务合作完成系统测距功能。为了修正脉冲前沿时刻鉴别误差,本文提出了一种动态多阈值误差修正算法。与传统的双阈值误差修正算法进行了理论计算和实测对比,验证了动态多阈值误差修正算法能够获得较为理想的修正效果,从而提高远距离测距精度。最后搭建了系统测试平台,对系统的整体性能进行了全面的测试。结果表明本系统能够达到0.15cm的测距分辨率、一千米的测量距离以及分米级的测量精度,因此在测距能力和测量精度上均达到了课题设计需求。
吴江[4](2020)在《激光雷达高精度多时复用测距技术研究》文中研究表明激光雷达是以激光作为信息载体进行探测目标相关特征量的雷达系统。激光雷达工作时发射激光,激光经目标反射后形成回波。探测器接收回波信号并处理,获得探测信息,对待测目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达的发展十分迅速,不仅在军事探测,环境测量等方面有较多的使用,在民用市场上也得到了广泛应用,现在己经成为智能机器人、无人驾驶等领域研究重点。目前市场上已有的激光雷达测距系统普遍存在测量精度较低的问题。因而,设计一款小型轻便的高精度激光测距系统具有重要的工程应用价值。本文拟通过对多时复用激光测距原理的研究,研制电路结构简单的高精度多线激光测距装置,为多线激光雷达研制提供技术支撑。本文首先全面分析了国内外激光测距系统的发展现状,比较了相位法激光测距和脉冲法激光测距的优缺点。在此基础上提出了激光测距系统总体设计方案。其次,完成了脉冲激光测距系统硬件电路的设计。测距硬件电路主要包括激光发射系统、激光接收系统、时刻鉴别系统及时间间隔测量系统。其中,以半导体激光二极管为基础设计了窄脉冲激光发射系统,实现了大功率、频率可调的脉冲激光输出。采用硅基雪崩二极管(APD)设计了激光接收系统,选取高速运放AD8009对APD产生的光电流信号进行放大,并对放大电路进行了仿真分析。设计了基于TMS320F28335的发射接收控制系统,通过多路选择开关实现了对16路回波信号的分时控制。通过对比分析,搭建了恒比例时刻鉴别电路,采用时间测量芯片TDC-GP2实现16路激光测距的单路复用时间测量,从而简化了整体电路。通过C语言编程软件完成数据读取、TDC-GP2管控等相关操作,实现了测距信号的采集与显示。最后,搭建测距实验平台,完成了测距系统的精度测试并对系统测量误差进行了校准。实验结果表明本文设计的激光测距系统测程在100m时精度为0.2m,实现了激光测距系统高精度的设计要求。
刘海珠[5](2020)在《基于电路复用的多通道激光雷达前端芯片关键技术研究》文中研究说明激光雷达是一种通过探测目标的散射光特性来获取目标相关信息的雷达系统。与微波雷达相比,激光雷达具有分辨率高、抗有源干扰能力强、体积小质量轻等优点,被广泛运用于机器人、自动驾驶、无人机、气象研究、城市三维建模、大气环境监测等领域。随着物联网和人工智能技术的兴起,激光雷达在民用消费级市场方面发展迅速,尤其是自动驾驶领域,使得激光雷达成为研究自动驾驶的核心技术之一。国内在激光测距以及激光雷达方面的研究相对较晚,特别是全集成的激光雷达前端芯片,且国内外大都采用分立的量化器件,不利于系统的集成化。因此,论文将重点研究激光雷达前端电路复用的原理、架构及电路实现。论文首先阐述了脉冲式激光雷达的分类、基本工作原理和时间域模数转换器(ADC)的优势,然后分析了目前传统电压时间转换器(VTC)和电压时间转换器(TDC)结构的优缺点,引出了对高线性度VTC的需求,接着对前端芯片关键模块进行了详细的理论分析,采用横比定时鉴别法减小了系统的行走误差,最后从信号的传递和处理角度分析了系统中存在的噪声以及非理想效应,并给出了对应的解决方案。针对自动驾驶所需,论文完成了激光雷达前端电路复用的原理、架构及电路实现。(1)提出了一种激光雷达系统新架构,实现高分辨率以及较强的背景光抑制能力的同时,减少了跨阻放大器(TIA)和雪崩光电二极管(APD)的消耗。(2)采用了 TDC/ADC复用技术,通过脉冲式激光雷达的原理与工作时序分析复用的可行性,实现了 TDC电路复用,降低了量化系统的整体功耗,提高了雷达系统的稳定性与可靠性。(3)设计了一种低噪声低功耗的跨阻放大器,采用三级反相器结构以及双电源供电,在实现低功耗、保证输出摆幅的情况下达到了取得了 1.2pA/(?)的平均输入参考噪声电流密度。(4)提出了一种高线性度电压时间转换器,基于采样与恒流源充电的原理实现高线性度。仿真结果表明±600mV差分输入范围内该VTC的SFDR达到68dB,即使考虑PVT影响,SFDR可以达到59dB,鲁棒性较强。(5)设计了一款高精度时间数字转换器,采用基于环振的伪差分结构以及内插技术,实现了 6.25ps的时间精度,探测精度可达毫米级别;此外,该TDC具有天然的动态元件匹配特性,减小了元件失配带来的影响,提高了 TDC的线性度。本设计的多通道激光雷达前端芯片采用TSMC 65nm 1P9M标准CMOS工艺制造,包括ADC和八通道TIA,整个芯片面积为1.4×0.8mm2,芯片功耗为29.28mW。测试结果表明,TIA可以实现82dBQ和47dBQ的高低增益,对应的输入参考噪声分别为41.9pA/(?)和2.5pA/(?),动态范围可达80dB;在500MS/s的采样速率下,ADC在整个奈奎斯特带内可达到47dB的SNDR和56dB的SFDR;在70klux太阳光强和6.16mW平均激光发射功率下,系统探测距离达到60米,探测误差小于0.1%。
邓慧[6](2020)在《基于电光调制的激光绝对距离测量方法研究》文中进行了进一步梳理近年来,激光绝对距离测量方法广泛应用于无人驾驶、三维成像等领域。激光绝对距离测量方法分为激光相位法测距、激光调频连续波法测距和激光脉冲法测距。其中,激光相位法测距和激光调频连续波法测距由于测距精度高而被广泛应用。激光相位法测距通常采用内调制法与外调制法对信号进行调制,内调制法所需要的调制信号功率小,但会出现啁啾现象,引起调制信号失真;外调制法更稳定,调制频率高,不存在啁啾现象,但调制效率偏低。激光调频连续波法测距分为对激光直接调频率和通过调制器对激光的幅值进行调制这两种方式,调频率的优点是扫频带宽大,精度高,但激光器昂贵,存在非线性;调幅度对激光器要求不高,扫频非线性只取决于扫频信号源,但是扫频带宽小。本文采用电光调制器对激光的强度进行调制来实现激光相位法测距和激光调频连续波法测距,进行了基于电光调制的激光绝对距离测量方法研究。本文的主要研究内容如下:1.基于电光调制的激光绝对距离测量方法的原理及影响因素分析。对电光调制器的原理、激光相位法测距的原理和激光调频连续波法测距的原理进行了分析;分别分析了激光相位法测距系统和激光调频连续波法测距系统中不同影响因素对测距的影响,并进行了仿真分析,提出了改进方法。2.基于电光调制的激光绝对距离测量方法的信号处理方法分析。对激光相位法测距鉴相方法中的FFT鉴相法和相关法进行了分析;对激光调频连续波法测距鉴频方法中的FFT和Chip-Z进行了分析。3.基于电光调制的激光绝对距离测量方法的总体方案设计及仿真实验。对基于电光调制的激光相位法测距构建数学模型,对混频原理进行了分析,进行了总体方案设计,并进行了仿真实验;对基于电光调制的激光调频连续波法测距构建数学模型,进行了总体方案设计,并进行了仿真实验。4.基于电光调制的激光绝对距离测量方法的实验结果分析。完成了基于电光调制的激光相位法测距的器件选型,硬件系统搭建,对相位差稳定性进行了实验,相位差极值为0.57°,标准差为0.11°,在2m的测量范围内与单频激光干涉仪进行了距离对比实验,测距的扩展不确定度为0.42mm。
门琳琳,龙明亮,张海峰,邓华荣,吴志波,张忠萍[7](2020)在《多脉冲激光的微弱信号探测能力分析研究》文中研究指明激光测距雷达方程分析表明,多脉冲的包络总能量与脉冲能量相等单脉冲具有相同的测距能力。由偏振分束,增加两路光的光程,再由偏振合束的方法以及根据再生放大的特性,实现单个脉冲、双脉冲、四脉冲的2 kHz重复频率及等功率的532 nm皮秒多脉冲输出,以上海天文台千赫兹卫星激光测距系统为平台,实现各多脉冲下的卫星激光测距。分析卫星回波的有效点数,以及各脉冲的回波叠加后的精度,结果表明各输出方式的有效回波点数基本接近,精度与单脉冲的误差小于1 mm,验证了多脉冲总能量与脉冲能量相等单脉冲具有相同的测距能力。多脉冲相对单脉冲能够更好地提高整个脉冲包络的能量,增大激光测距的脉冲发射能量,有利用微弱信号激光的探测。
滕晓[8](2020)在《用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究及实现》文中进行了进一步梳理相位式激光测距仪凭借测量范围大、精度高、抗干扰能力强等优势,近年来被广泛用于空间交会对接、航空航天和大尺寸非合作目标三维形貌测量等领域,对我国的国防建设和国民经济具有非常重要的意义。目前国内研制的相位式激光测距鉴相系统存在采样频率高、鉴相性能差、电路设计复杂等问题,无法保障对目标的高精度测量。针对上述问题,本文提出欠采样全相位谱分析鉴相法,提高系统的鉴相精度及稳定性,在不丢失信号相位信息的前提下通过采样频率的降低,达到简化系统电路,降低系统设计成本的目的。同时,基于FPGA设计欠采样鉴相系统,提高相位解算速度,为高速、高精度、低成本激光测距仪的研制提供理论及方法基础。本文的主要研究工作如下:1.对影响测距精度的关键因素进行分析。在分析相位式激光测距中单频测尺测距和多频测尺测距的系统结构及基本原理的基础上,给出多频测尺条件下调制频率之间需要满足的衔接条件,对影响测距精度的关键因素进行分析。2.提出用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法。本文提出使用欠采样的方法对高频信号进行采样,在保障系统测量精度的前提下降低系统采样频率,减小处理器的运算负担,降低系统硬件成本。提出欠采样全相位谱分析鉴相法,提高系统的鉴相精度及抗频率偏移性能。3.设计用于相位式激光测距的欠采样鉴相系统。为提高系统的鉴相速度并对本文提出的欠采样鉴相方法进行进一步验证,设计基于FPGA的欠采样鉴相系统。主要对信号调理电路、A/D转换器采样电路、基于FPGA的鉴相电路和基于ARM的数据传输电路进行设计。本文所设计的鉴相系统鉴相速度可达1000次/秒,满足相位式激光测距仪高速鉴相的需求。4.实验验证及误差分析。完成每个模块的功能测试及系统鉴相精度测试,验证本文所提出的欠采样鉴相算法的有效性。测量非合作目标实验环境下,相位式激光测距仪激光调制频率为40MHz时,实测系统鉴相误差在0.1°以内,可以保障相位式激光测距仪的测量精度为毫米级。
沈明琪[9](2020)在《基于多超声波传感器的移动机器人目标定位新方法研究》文中提出移动机器人是机器人研究领域中的一大类分支,广泛应用于工业、物流和军事等领域。目标定位技术是移动机器人实现自主运动的关键技术之一,在避障、导航和目标识别中都有重要作用,因此对移动机器人目标定位技术的研究具有重要意义。超声波技术作为测距定位领域中常用的技术,具有成本低、功耗低、计算复杂度低等优点,然而超声波定位技术在实际应用中仍然存在一些问题需要解决,其中最突出的问题是超声波定位精度易受环境温度的影响。目前,针对超声波定位精度受环境温度影响较大的问题,很多研究工作通过引入额外的温度传感器和声速标定过程,来提高超声波定位系统的精度。这些方法取得了一定效果,但增加了定位系统的复杂性,不利于超声波定位技术在移动机器人领域中的实际应用。因此,寻求一种不需要额外的环境温度信息和声速标定过程的超声波定位新方法具有重要意义。本文开展了基于多超声波传感器的移动机器人目标定位新方法研究。本文的主要工作和创新点如下:(1)提出了一种基于渡越时间比值的超声波目标定位新方法。采用三个超声波传感器来获取渡越时间,利用渡越时间的比值来实现目标定位,避免了环境温度以及超声波声速的影响。(2)基于三个超声波传感器,构建了通用传感器配置构型和简化传感器配置构型,并分别建立了这两种传感器配置构型下的定位模型,详细开展了定位模型求解以及多解情况的辨识方法研究。(3)结合移动机器人平台,搭建了 一套超声波定位系统。通过实际超声波定位实验,验证了所提出定位新方法的可行性和有效性。实验结果表明,所提出的定位新方法是有效的,所建立的两种模型都能成功实现定位,且定位精度令人满意。与默认超声波声速下的传统超声波定位方法相比,所提出的新方法能大幅提高定位精度。与额外附加温度补偿的超声波定位方法相比,所提出的新方法有着与之相当的定位精度。
吴若愚[10](2020)在《小体积脉冲激光周向八象限探测关键技术研究》文中研究指明面对空中来袭目标,使用制导型的常规弹药对其进行拦截的方式逐渐引起国内外研究者的关注和研究。小体积常规弹药由于自身体积、制造成本和电源功率等因素的限制,导致其适用的分区式激光周向探测系统中存在着方位探测精度不高且系统测距能力不足等问题。国内对于分区式激光周向探测系统中所使用的扩束线状激光的目标探测特性研究相对薄弱,因此开展小体积多象限的激光周向探测系统的研究具有重要的意义。文章以小体积常规弹药中的多象限激光周向近程探测为研究背景,利用激光回波功率模型并结合扩束线状激光的特点,对不同形状目标的回波特性进行研究,并针对典型空中来袭目标的形状特点;通过仿真与实验研究了来袭目标各部分不同形状对线状激光探测回波的影响,并分析了畸变严重的回波造成的目标距离定距的误差;利用湍流场相屏法、光场原理和统计光学的方法,研究了弹药在与目标进行超音速交会的过程中,高速气体流场对目标回波的影响,并根据几种常用回波时刻鉴别方法的原理,分析研究了目标测距距离在有无高速流场影响下的误差;利用一发双收的方法,在不增加系统的发射与接收单元的情况下,设计了脉冲激光八象限周向探测系统;建立目标与探测系统超音速随机交会探测模型,并利用统计学的方法研究了系统工作频率与目标捕获率的关系。最后对所设计原理样机进行了静态模拟实验,验证了周向探测系统的探测性能,并实验研究了周向探测在不同方位上两种测距方式的测距误差和系统极限探测距离能力。实验结果表明所设计原理样机探测距离不小于3m,定距误差不超过0.5m。文章的研究成果为多象限分区式激光周向探测系统提供了一定的设计参考和理论依据。
二、提高脉冲LD测距系统测距能力的一种方法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、提高脉冲LD测距系统测距能力的一种方法(论文提纲范文)
(1)波分复用全固态激光雷达三维成像技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景与意义 |
1.2 国内外固态激光雷达的研究现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
第二章 激光雷达成像基本原理 |
2.1 激光雷达测距原理 |
2.1.1 脉冲测距 |
2.1.2 相位测距 |
2.1.3 调频连续波(FMCW)测距 |
2.2 激光雷达成像方式 |
2.2.1 扫描式三维成像激光雷达 |
2.2.2 面阵式三维成像激光雷达 |
2.3 波分复用全固态激光雷达成像原理 |
2.4 本章小结 |
第三章 波分复用全固态激光雷达系统及实验研究 |
3.1 波分复用全固态激光雷达系统设计与原理实现 |
3.1.1 波分复用全固态激光雷达系统设计 |
3.1.2 波分复用全固态激光雷达原理实现 |
3.2 波分复用全固态激光雷达系统测距和成像测试实验 |
3.2.1 波分复用全固态激光雷达系统测距性能验证 |
3.2.2 波分复用全固态激光雷达系统三维成像验证 |
3.3 基于光纤阵列微抖动的雷达角分辨率提高方法 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于微波光子的电脉冲产生技术研究 |
4.1 主动锁模OEO电脉冲产生技术原理 |
4.1.1 光电振荡器基本理论 |
4.1.2 基于强度调制的主动锁模OEO原理 |
4.2 基于强度调制的主动锁模OEO实验研究 |
4.2.1 基于强度调制的主动锁模OEO系统实验 |
4.2.2 基于强度调制的主动锁模OEO性能测试 |
4.3 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(2)高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用(论文提纲范文)
论文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景介绍 |
1.1.1 光学频率梳简介 |
1.1.2 双光学频率梳光谱技术简介 |
1.1.3 双光学频率梳光谱技术的进展 |
1.2 论文的主要工作及创新点 |
1.2.1 选题的意义 |
1.2.2 论文的主要工作 |
1.2.3 论文的创新点 |
第二章 光学频率梳光谱技术的研究 |
2.1 光学频率梳光谱技术 |
2.1.1 光学频率梳技术 |
2.1.2 双光学频率梳光谱技术 |
2.1.3 光学频率梳的噪声分析 |
2.1.4 双光学频率梳相干性的研究 |
2.1.5 双光学频率梳吸收光谱测量的研究 |
2.2 光学频率梳的相位控制技术的研究 |
2.2.1 锁相环系统的噪声分析 |
2.2.2 光学频率梳的参量检测 |
2.2.3 鉴频鉴相器 |
2.2.4 光学频率梳控制器的设计 |
2.2.5 光学频率梳的促动器 |
2.3 小结 |
第三章 低噪声光学频率梳的研究 |
3.1 低噪声光学频率梳振荡器 |
3.2 超低噪声光学频率梳 |
3.2.1 超低噪声光学频率梳的设计 |
3.2.2 超低噪声光学频率梳的输出特性 |
3.2.3 光学频率梳的内环锁定 |
3.3 低噪声光学频率梳的外环噪声 |
3.3.1 光学频率梳外环噪测量的原理 |
3.3.2 超低噪声光学频率梳外环噪声测量 |
3.3.3 光学频率梳的腔外噪声 |
3.4 小结 |
第四章 高相干的双光学频率梳系统 |
4.1 高相干可溯源双光学频率梳的锁定 |
4.2 双光学频率梳光谱测量 |
4.2.1 双光学频率梳光谱测量原理图 |
4.2.2 双光学频率梳的光谱图 |
4.3 小结 |
第五章 双光学频率梳的应用 |
5.1 双光学频率梳光谱与成像的同时测量 |
5.1.1 双光学频率梳光谱与成像的同时测量的系统设计 |
5.1.2 双光学频率梳光谱与成像的同时测量的结果分析 |
5.1.3 小结 |
5.2 基于双光学频率梳的光谱编码显微成像 |
5.2.1 双光学频率梳的显微成像系统设计 |
5.2.2 双光学频率梳成像的测量结果 |
5.2.3 微结构测量 |
5.2.4 小结 |
5.3 双光学频率梳测速 |
5.3.1 双光学频率梳多普勒测速的原理 |
5.3.2 双光学频率梳测速的系统设计 |
5.3.3 双光学频率梳测速的测量结果 |
5.3.4 小结 |
5.4 总结 |
第六章 相干的单腔双光学频率梳系统 |
6.1 双脉冲锁模振荡器的原理 |
6.1.1 保偏光纤的双折射效应 |
6.1.2 半导体可饱和吸收镜的锁模 |
6.2 双脉冲激光器的数值仿真 |
6.2.1 双脉冲在激光器内形成的仿真 |
6.2.2 脉冲在腔内的相互作用 |
6.3 单腔双脉冲激光器的输出特性 |
6.4 梳齿可分辨的双光学频率梳光谱 |
6.5 小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 论文工作的总结 |
7.2 未来工作的展望 |
参考文献 |
作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
Ⅰ 个人简历 |
Ⅱ 学术论文 |
Ⅲ 荣誉和奖励 |
致谢 |
(3)基于动态多阈值误差修正算法的远距离激光测距系统研制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 课题设计需求与研究内容 |
1.3.1 课题设计需求 |
1.3.2 课题研究内容 |
1.3.3 课题设计指标 |
1.4 本章小节 |
2 脉冲激光测距关键技术 |
2.1 脉冲飞行时间(TOF)测距原理 |
2.2 飞行时间测量方法 |
2.2.1 直接计数法 |
2.2.2 游标法 |
2.2.3 抽头延迟线法 |
2.2.4 延迟线插入法 |
2.3 时刻鉴别技术 |
2.3.1 前沿时刻鉴别法 |
2.3.2 恒比定时法 |
2.3.3 高通容阻时刻鉴别法 |
2.3.4 前沿时刻鉴别误差修正技术 |
2.4 回波信号处理技术 |
2.4.1 自动增益控制(AGC) |
2.4.2 自相关检测 |
2.5 本章小节 |
3 系统硬件设计 |
3.1 系统硬件框架 |
3.2 系统光学器件选择 |
3.2.1 激光器选择 |
3.2.2 光电传感器选择 |
3.2.3 光学镜体选择 |
3.3 激光测距主板硬件设计 |
3.3.1 主控电路 |
3.3.2 飞行时间测量电路 |
3.3.3 数控阈值电路 |
3.3.4 多路时刻鉴别电路 |
3.4 回波信号处理板硬件设计 |
3.4.1 前级放大电路 |
3.4.2 压控增益放大电路 |
3.4.3 自相关检测电路 |
3.4.4 脉冲峰值保持电路 |
3.4.5 DAC电路 |
3.5 电源板硬件设计 |
3.5.1 电子开关电路 |
3.5.2 DC-DC升压电路 |
3.5.3 高压驱动电路 |
3.5.4 电压反相电路 |
3.6 激光发射与接收电路设计 |
3.6.1 激光发射电路 |
3.6.2 激光接收电路 |
3.7 本章小节 |
4 系统算法与软件设计 |
4.1 动态多阈值误差修正算法设计 |
4.1.1 前沿时刻鉴别误差分析 |
4.1.2 传统双阈值修正误差分析 |
4.1.3 动态多阈值误差修正算法 |
4.1.4 动态多阈值修正算法实现 |
4.2 系统软件设计 |
4.2.1 AGC任务软件设计 |
4.2.2 飞行时间任务软件设计 |
4.2.3 滤波处理任务软件设计 |
4.2.4 主任务软件设计 |
4.3 本章小节 |
5 系统测试与调试 |
5.1 系统功能测试 |
5.1.1 电源模块测试 |
5.1.2 激光发射与接收测试 |
5.1.3 回波信号处理板测试 |
5.1.4 动态多阈值误差修正测试 |
5.2 整机调试与分析 |
5.2.1 测试平台搭建 |
5.2.2 测试结果与分析 |
5.3 本章小节 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目 |
(4)激光雷达高精度多时复用测距技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和研究意义 |
1.2 国内外研究状况 |
1.3 论文研究内容及结构安排 |
2 激光测距系统理论分析与设计 |
2.1 激光测距方法 |
2.1.1 相位法激光测距 |
2.1.2 脉冲法激光测距 |
2.1.3 激光测距方法的比较 |
2.2 激光测距系统总体方案设计 |
2.2.1 设计要求 |
2.2.2 激光测距系统结构设计 |
2.3 本章小结 |
3 脉冲激光收发系统设计 |
3.1 激光发射系统 |
3.1.1 半导体激光器原理 |
3.1.2 窄脉冲发生电路 |
3.1.3 半导体激光器驱动电路设计 |
3.2 激光接收系统 |
3.2.1 光电探测器选型 |
3.2.2 反向偏置电路 |
3.2.3 前置放大电路 |
3.2.4 主放大电路 |
3.2.5 时刻鉴别电路设计 |
3.3 本章小结 |
4 多时复用测距系统设计 |
4.1 多时复用测距原理 |
4.2 时间间隔测量方法 |
4.3 基于TDC-GP2时间测量模块 |
4.3.1 TDC-GP2工作原理 |
4.3.2 TDC-GP2硬电电路设计 |
4.3.3 TDC-GP2系统程序设计 |
4.3.4 测量结果和数据校准 |
4.4 主控模块设计 |
4.5 本章小结 |
5 实验结果及误差分析 |
5.1 测距精度实验 |
5.1.1 测距精度实验平台 |
5.1.2 测距实验方法 |
5.1.3 测距精度实验结果 |
5.2 误差分析 |
5.2.1 系统误差 |
5.2.2 目标物体表面粗糙度的影响 |
5.3 脉冲激光测距系统误差校准 |
5.3.1 噪声误差校准 |
5.3.2 电路延迟误差校准 |
5.3.3 时间间隔测量误差校准 |
5.4 本章小结 |
6 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表论文 |
致谢 |
(5)基于电路复用的多通道激光雷达前端芯片关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 论文的研究意义 |
1.2 论文的研究内容及创新点 |
1.3 论文的组织结构 |
第二章 脉冲雷达基本原理 |
2.1 工作原理 |
2.2 时间域模数转换器 |
2.3 性能指标 |
2.3.1 TIA性能指标 |
2.3.2 ADC性能指标 |
2.4 小结 |
第三章 电路复用激光雷达前端芯片关键技术分析 |
3.1 TDC/ADC混合架构 |
3.2 TDC/ADC电路复用技术 |
3.3 关键模块分析 |
3.3.1 恒比定时鉴别器 |
3.3.2 高线性度VTC |
3.3.3 时间域折叠TDC |
3.4 系统噪声与非理想效应 |
3.4.1 TIA噪声分析 |
3.4.2 时间域ADC噪声分析 |
3.4.3 电流源失配 |
3.4.4 DFF采样亚稳态 |
3.5 小结 |
第四章 电路复用多通道激光雷达前端芯片 |
4.1 系统架构 |
4.2 多通道跨阻放大器前端 |
4.3 电压时间转换器VTC |
4.3.1 采样保持电路 |
4.3.2 低传播延迟比较器 |
4.3.3 性能仿真 |
4.4 时间数字转换器TDC |
4.4.1 TDC复用电路 |
4.4.2 TDC与ADC译码电路 |
4.5 整体ADC性能仿真 |
4.6 芯片测试结果分析 |
4.6.1 TIA测试结果 |
4.6.2 ADC测试结果 |
4.6.3 系统测试结果 |
4.7 小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 论文总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(6)基于电光调制的激光绝对距离测量方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 激光相位法测距国内外现状 |
1.2.2 激光调频连续波法测距国内外现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 基于电光调制的激光绝对距离测量方法原理及影响因素分析 |
2.1 引言 |
2.2 电光调制器原理 |
2.3 基于电光调制的激光相位法测距 |
2.3.1 基于电光调制的激光相位法测距原理 |
2.3.2 激光相位法测距的影响因素分析 |
2.4 基于电光调制的激光调频连续波测距 |
2.4.1 基于电光调制的激光调频连续波法测距原理 |
2.4.2 激光调频连续波法测距的影响因素分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于电光调制的激光绝对距离测量信号处理方法 |
3.1 引言 |
3.2 激光相位法测距信号处理方法 |
3.2.1 FFT法鉴相 |
3.2.2 相关法鉴相 |
3.3 激光调频连续波法测距信号处理方法 |
3.3.1 FFT法鉴频 |
3.3.2 Chip-Z法鉴频 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于电光调制的激光绝对距离测量的方案设计及仿真分析 |
4.1 引言 |
4.2 激光相位法测距的总体方案设计 |
4.3 激光相位法测距的仿真实验 |
4.4 激光调频连续波法测距的总体方案设计 |
4.5 激光调频连续波测距的仿真实验 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于电光调制的激光绝对距离测量实验 |
5.1 引言 |
5.2 激光相位法测距实验 |
5.2.1 器件选型 |
5.2.2 相位差稳定性测试实验 |
5.2.3 距离测量实验 |
5.2.4 不确定度分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(7)多脉冲激光的微弱信号探测能力分析研究(论文提纲范文)
1 引 言 |
2 多脉冲的探测能力计算分析 |
3 多脉冲生成设计 |
4 结果及分析 |
4.1 多脉冲及脉冲间距测量 |
4.2 多脉冲的测距 |
5 结 论 |
(8)用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究及实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景及意义 |
1.2 激光测距技术概述 |
1.3 相位式激光测距鉴相方法研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 相位式激光测距系统分析 |
2.1 相位式激光测距原理 |
2.1.1 单频测尺测距原理 |
2.1.2 多频测尺测距原理 |
2.2 影响相位式激光测距精度的关键因素分析 |
2.3 用于相位式激光测距的鉴相方案选择 |
2.4 本章小结 |
第3章 用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究 |
3.1 欠采样鉴相理论分析 |
3.1.1 欠采样鉴相原理 |
3.1.2 不同采样频率下鉴相性能分析 |
3.1.3 欠采样鉴相优势 |
3.2 基于欠采样技术的鉴相方法研究 |
3.2.1 基于频谱校正的鉴相方法分析 |
3.2.2 欠采样全相位谱分析鉴相新方法 |
3.2.3 基于DDS的高速鉴相方法 |
3.3 欠采样全相位谱分析鉴相法性能分析 |
3.3.1 白噪声影响下鉴相性能分析 |
3.3.2 频率偏移影响下鉴相性能分析 |
3.3.3 综合因素影响下鉴相性能分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 用于相位式激光测距的欠采样鉴相系统设计 |
4.1 系统整体方案设计 |
4.2 硬件电路设计 |
4.2.1 信号调理电路设计 |
4.2.2 触发电路设计 |
4.2.3 A/D转换器采样电路设计 |
4.2.4 网络通信接口电路设计 |
4.3 基于FPGA的欠采样鉴相逻辑电路设计 |
4.3.1 双路时钟选择逻辑电路设计 |
4.3.2 延时触发逻辑电路设计 |
4.3.3 全相位数据预处理逻辑电路设计 |
4.3.4 基于DDS的快速鉴相逻辑电路设计 |
4.4 基于ARM的电路控制及数据传输程序设计 |
4.5 上位机软件设计 |
4.6 系统鉴相速度分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 系统测试及实验结果分析 |
5.1 系统硬件测试 |
5.2 欠采样鉴相方法有效性验证 |
5.3 测距实验鉴相结果及误差分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术成果 |
致谢 |
(9)基于多超声波传感器的移动机器人目标定位新方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景及意义 |
1.2 文献综述 |
1.2.1 定位传感器 |
1.2.2 定位算法 |
1.3 超声波检测技术 |
1.3.1 空气中超声波声速 |
1.3.2 超声波声速温度补偿方法 |
1.4 本文的主要研究工作及章节安排 |
1.5 本章小结 |
第2章 研究思路及技术路线 |
2.1 研究思路 |
2.2 技术路线 |
2.3 本章小结 |
第3章 基于渡越时间比值的超声波定位新方法 |
3.1 传感器配置构型 |
3.2 通用定位模型 |
3.2.1 模型求解 |
3.2.2 辨识方法 |
3.3 简化定位模型 |
3.3.1 模型求解 |
3.3.2 辨识方法 |
3.4 本章小结 |
第4章 超声波定位系统及实验 |
4.1 移动机器人超声波定位系统 |
4.1.1 超声波传感器模块 |
4.1.2 超声波处理模块 |
4.1.3 待测目标 |
4.2 定位评价指标 |
4.3 超声波定位实验 |
4.3.1 通用定位模型下的超声波定位实验 |
4.3.2 简化定位模型下的超声波定位实验 |
4.4 讨论分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
参考文献 |
个人简历 |
攻读硕士学位期间所获得的科研成果 |
(10)小体积脉冲激光周向八象限探测关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及研究意义 |
1.2 国内外研究状况 |
1.2.1 激光周向探测技术国内外研究进展 |
1.2.2 脉冲激光近程探测相关理论及技术研究发展 |
1.3 论文主要研究内容及结构 |
2 扩束线状激光探测目标回波特性研究 |
2.1 扩束线状激光回波功率模型 |
2.2 扩束线状激光探测典型几何目标的回波研究 |
2.2.1 探测平面目标的回波特性研究 |
2.2.2 探测圆柱目标的回波特性研究 |
2.2.3 扩束线状激光探测不同目标时回波仿真结果分析 |
2.3 扩束线状激光探测不同目标的回波实验 |
2.4 周向激光系统探测典型空中目标回波的研究 |
2.4.1 典型空中目标简化模型的扩束线状激光的探测回波 |
2.4.2 目标形状特性对定距误差的影响 |
2.5 本章小结 |
3 超音速交会下气动光学效应对周向线状激光探测的影响 |
3.1 扩束线状激光在不同介质中传播过程的波动描述 |
3.1.1 大气传输中(均匀介质)中光的波动 |
3.1.2 气动效应层(非均匀介质中)光的波动 |
3.1.3 介质折射率变化界面上的光传输 |
3.2 超音速复杂流场的光学特性 |
3.3 基于统计相位屏法的扩束线状激光气动光学模型的建立 |
3.4 气动光学效应对于激光周向探测系统回波的影响 |
3.5 本章小结 |
4 脉冲激光八象限周向探测系统的设计 |
4.1 周向八象限探测系统探测总体设计 |
4.1.1 周向八象限系统光束布局方案 |
4.1.2 周向八象限探测系统组成 |
4.1.3 周向八象限探测系统工作原理及信息传递 |
4.2 周向八象限激光探测系统电路设计 |
4.2.1 半导体激光器驱动设计 |
4.2.2 高压电源设计 |
4.2.3 脉冲激光回波信号放大电路设计 |
4.2.4 基于TDC和固定距离门的信号处理系统设计 |
4.3 激光发射与接收光学系统设计 |
4.4 目标捕获率及最佳工作频率 |
4.4.1 八象限周向探测系统目标交会模型 |
4.4.2 目标捕获率与周向探测系统工作频率的仿真 |
4.5 周向八象限目标探测策略 |
4.6 本章小结 |
5 实验与结果分析 |
5.1 脉冲激光八象限周向探测系统原理样机 |
5.2 静态模拟实验 |
5.2.1 静态模拟实验原理 |
5.2.2 脉冲激光的准直与扩束效果观测实验 |
5.2.3 脉冲激光发射与接收测试实验 |
5.2.4 脉冲激光八象限周向探测目标测距与方位定位实验 |
5.3 本章小结 |
6.总结与展望 |
6.1 本文主要工作总结 |
6.2 文章创新点 |
6.3 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、提高脉冲LD测距系统测距能力的一种方法(论文参考文献)
- [1]波分复用全固态激光雷达三维成像技术研究[D]. 刘雪生. 河北大学, 2021(11)
- [2]高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用[D]. 邓泽江. 华东师范大学, 2021(08)
- [3]基于动态多阈值误差修正算法的远距离激光测距系统研制[D]. 唐国栋. 杭州电子科技大学, 2021
- [4]激光雷达高精度多时复用测距技术研究[D]. 吴江. 西安工业大学, 2020(06)
- [5]基于电路复用的多通道激光雷达前端芯片关键技术研究[D]. 刘海珠. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [6]基于电光调制的激光绝对距离测量方法研究[D]. 邓慧. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]多脉冲激光的微弱信号探测能力分析研究[J]. 门琳琳,龙明亮,张海峰,邓华荣,吴志波,张忠萍. 激光与红外, 2020(05)
- [8]用于相位式激光测距的欠采样鉴相方法研究及实现[D]. 滕晓. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [9]基于多超声波传感器的移动机器人目标定位新方法研究[D]. 沈明琪. 浙江大学, 2020(02)
- [10]小体积脉冲激光周向八象限探测关键技术研究[D]. 吴若愚. 南京理工大学, 2020(01)