差分信号时刻鉴别法的脉冲激光测距技术分析

高精度的脉冲激光测距系统一直都是激光测距领域的研究热点之一。测距误差的存在直接影响了激光测距精度的结果,利用差分信号时刻鉴别法的研究未见报道,因此对差分时刻判别法的研究具有重要意义。为了研究这一问题,对影响脉冲激光测距精度的因素进行了分析,可以认为幅度时间游动效应和上升时间游动效应产生的时间晃动是影响测距精度最主要的因素。通过分析可以看出,所设计的差分信号时刻鉴别电路能够有效提高测距精度,达到了设计要求。在实验测试中,差分信号时刻鉴别电路对70 m内不同距离的单次测距误差保持在9 mm以内,相比之下单端信号时刻鉴别电路的单次测距精度范围为[-12 mm,11 mm]。实验结果表明同单端信号单次测距误差相比,测距精度有了明显的提高。该方法可以为现有的如何提高脉冲激光测距精度技术提供参考价值。     

高精度高重频脉冲激光测距系统

在三维激光扫描探测系统中,激光测距的测量重频和测量精度是影响整个系统性能的关键参数.介绍了三维激光扫描探测系统的工作特点,设计了一种以Nios Ⅱ嵌入式软处理器为核心的高重频、高精度脉冲激光测距系统.通过分析影响测量重频和测距精度的因素,采用双阈值时刻鉴别方法进行计时起止时刻的鉴别,使用TDC-GP2高精度时间间隔测量...     

星间激光通信兼测距新技术研究

提出了一种用于小卫星编队飞行控制的星载激光通信兼测距机方案.该方案利用反馈式脉冲激光测距法,有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测距精度和缩短测量时间之间的矛盾.对该方案的原理进行了详细描述,给出了测距的误差分析,并提出了进一步提高测距精度的改进方法.     

激光脉冲测距双阈值时刻判别技术研究

在脉冲式激光测距技术中,回波信号幅度和上升时间变化引起的时间晃动误差是影响激光测距精度的主要因素之一.针对时间晃动误差带来的测距精度低的难题,在分析了时间晃动误差和总结一般时刻判别技术的基础上,设计了由高速比较电路,单稳态脉冲展宽电路、脉冲延时电路和快符合电路组成的双阈值时刻判别电路,并对电路进行了误差分析.与一般的时...     

激光测距信号内插法研究

为提高激光测距测距的精度,除了改善光路传输环境外,需要对接收信号进行必要处理。从激光测距机信号处理的角度,首先介绍了脉冲激光测距的时间间隔测量技术和时刻鉴别技术,然后探讨了信号处理中用直接计数与模拟内插相结合的方法提高测距精度的技术途径。经过分析计算,认为用直接计数与模拟内插相结合的方法可以提高测距精度。     

脉冲激光测距中阈值—峰值双通道时刻鉴别方法

脉冲激光测距系统由于其精度高、抗干扰能力强等优点,广泛应用于激光雷达、激光引信等领域,但是常用的时刻鉴别法存在误差,制约了动态测距精度的提升,主要原因是回波脉冲的衰减和展宽。针对这一问题,提出一种采用恒阈值和峰值双通道的时刻鉴别新方法。该方法通过引入激光发射脉冲的理论方程,建立了回波波形的时域分布模型,可以实现不受到衰减和展宽的影响的准确回波鉴别。在此基础上设计了双通道时刻鉴别的脉冲激光测距系统。实验结果表明,采用双通道时刻鉴别方法可以将近程测距的误差控制在3 cm以内,并可通过多次测量对精度进一步提升,解决了时刻鉴别误差制约测距精度提高的瓶颈问题。     

远距离低盲区脉冲激光测距的实验系统

测距能力和测距盲区是脉冲激光测距系统中亟待解决的一对矛盾。本文介绍了远距离低盲区脉冲激光测距实验系统的基本组成和工作原理。通过对各种脉冲飞行时间测量方法的比较,确定采用延迟线数字插入法完成脉冲飞行时间的测量,从而保证系统的精度、测程和分辨率。同时,对测距盲区产生的原因进行了分析,提出了引入自动功率调节模块降低测距盲区的方法。系统利用雪崩光电二极管APD作为光电接收器件,采用软硬件结合的智能温度补偿方案对APD进行温度补偿。     

脉冲激光高精度测距的数据处理方法研究

采用电子计数法实现脉冲激光测距的本质是测量发射脉冲和目标反射回波脉冲的时间差.为实现脉冲激光精确测距,在分析传统电子计数法时间测量的原理和误差因素基础上,给出提高脉冲激光测距精度的几种数据处理方法,并分别论证了其有效性.     

自触发脉冲飞行时间激光测距技术研究

提出了一种新型脉冲激光测距方法--自触发脉冲飞行时间激光测距方法.该方法有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测距精度和缩短测量时间两者之间的矛盾.对该方法及本质特点进行了详细描述和理论分析,并给出用以描述该方法的基本方程.最后,给出了实验装置,在20 m范围内获得了0.5 mm的测距精度.     

时间比例放大法在脉冲激光测距中的应用

脉冲激光测距机体积小巧、测距时不需要辅助目标，因此便于携带且操作简单。但由于受到计时器计时精度的限制，脉冲激光测距的精度相对较低。而高精度脉冲激光测距系统往往难以达到低成本和便携的要求。为此，介绍一种时间比例放大法用来提高脉冲激光测距精度，这样就可以以低成本开发具有较高测距精度的便携式激光测距系统。     

脉冲激光测距时刻鉴别方法的研究

介绍了一种用于脉冲激光测距技术的双阈值前沿时刻鉴别方法。分析了由接收信号幅度变化引起的计时误差。 采用双阈值前沿时刻鉴别方法产生了飞行时间测量的停止信号和与幅度相关的时间点信号。使用高精度时间测量芯片测量了脉冲信号飞行 时间和信号幅度相关的时间间隔,并对由时刻鉴别器产生的漂移误差进行了修正,获得了误差为$\pm$ 3cm的测距结果。与其它时刻鉴别方 法相比,该方法无需增益控制,其电路结构简单,动态范围宽,而且在脉冲幅度饱和后仍能对漂移误差进行修正。     

基于TDC-GP1的高精度激光测距研究

激光测距中,时间间隔的测量精度对测距精度起决定作用。针对时间间隔的测量精度问题提出了一种基于TDC-GP1计数芯片高精度测量方法,把时间间隔直接转化为高精度的数字,并结合软硬件的实现方法,通过DSP芯片控制TDC-GP1进行单通道的时间间隔测量,由内部粗计数器和精延时通道合作完成时间间隔测量,直接将待测时间间隔转换成数字量读出。实验结果表明,该模块测量频率快,单脉冲测量精度可达100 ps以内,线性度良好,可满足不同应用中的测速和精度要求。     

脉冲激光测距时间间隔测量及误差分析

在脉冲激光测距时间间隔测量系统中，传统的数字时钟计数法受限于计数时钟的频率，测量精度不高。由于模拟插入法具有测量范围大、线性好、测量精度高的优点，广泛应用于脉冲激光测距时间间隔测量系统中。介绍了模拟插入法时间间隔测量的原理，设计了其测量系统及相应的测试电路。利用该系统进行了实验研究，达到了100ps的时间间隔测量精度，对应于1．5cm的测距精度。最后，进行了测量误差分析。     

基于游标内插原理的多脉冲测距方法

将游标内插原理和多周期测量技术应用于脉冲测距方式,提出一种适用于近距离高精度电波或激光脉冲测距仪的方法,即在多周期脉）中工作方式下,利用2个时钟信号的微小周期差,将收发脉冲的时间间隔扩展放大以提高测量精度,有效测量范围由主时钟周期决定。设计了相应的时钟控制电路和时间间隔测量电路,并将该方法实际应用于近程网线电缆测距,达到了厘米量级的测量误差。     

利用TDC-GP21的高精度激光脉冲飞行时间测量技术

采用微小时间间距测量芯片TDC-GP21设计实现了高精度激光脉冲测距系统。详细论述了TDC-GP21的工作流程与外围电路,研究了光信号接收与放大电路,并对跨阻放大器理论进行了详细的理论论述与分析。同时,讨论了三角波定比延时脉冲时刻鉴别法,降低了系统对激光器回波信号幅度变化的要求。经实验测试获得了厘米量级的激光脉冲测距系统。系统结构简单,可实现程度高,精度高,功耗低,体积小,可以满足高精度距离测量需求。     

利用正弦幅值时间转换的脉冲激光测距方法

提出了一种利用正弦幅值时间转换的高精度脉冲激光测距方法,该方法以正弦信号作为时间基准,采用倍频和时钟分相技术,通过调节脉冲发射延时,控制回波脉冲定时点落在基准正弦波的0~∏/4区间,然后对这一区间进行分段线性插值处理,将正弦幅值的变化转换为定时时间,实现高精度测距。该方法原理结构简单、容易实现。实验结果表明:在激光发射平均功率为1 mW时,在无合作目标测程300 m内,测距精度为±(5 mm+3 ppm)。     

调制函数对偏振调制激光测距精度影响分析

为减小传统激光测距方法中复杂电路系统对脉冲计时或相位比较引起的测距误差,针对偏振调制激光测距技术,利用电光调制器中晶体折射率随施加电场线性变化的特性,将待测物体反射的光脉冲调制成时间的函数,通过所得偏振光两个垂直方向上的光强比值求解待测距离。在研究其测距原理、距离方程及误差分析的基础上,推得文中测距方法所能达到理论测距精度的表达式,并分析调制过程中正弦、锯齿、指数三种调制函数对测距精度的影响,在相同距离范围内,锯齿函数具有更好的适用性,正弦函数与指数函数的组合函数具有更高的测距精度。进一步分析正弦函数不同波段对测距精度的影响可知,采用-/6~/6波段调制时其适用性及测距精度都有很大提高。研究结果对提高偏振调制激光测距精度具有重要意义。     

脉冲测距的FPGA设计和实现

系统节点的距离测量在某些特殊领域是非常必须的。提出利用业务信道来复接测距脉冲测量距离的一种可行方案。对该种脉冲测距的原理进行了阐述,提出脉冲测距的具体实现方案。对脉冲测距的误码性能、测量准确度和测量精度进行了分析、比较,并在工程实践中进行仿真和实验验证。实验结果证明,该种脉冲测距方法完全可以实现,性能可靠,精度较高,同时降低设备冗余,提高了系统可靠性,优化了系统设计。