脉冲激光测距中高精度时间间隔系统设计

时间间隔测量系统采用基于时间数字转换芯片TDC-GP22实现了高精度脉冲激光测距。采用高性能STM32单片机作为主控器,SPLLL90_3半导体激光二极管,AD500-9作为接收的光电探测器。测量结果通过SPI通信接口传送给单片机,经单片机处理后的数据传给LCD12864显示器。测试结果表明,该测量方法精度可达65 ps,系统结构简单、可行性高。     

脉冲激光测距中时间间隔测量的新方法

提出脉冲激光测距中时间间隔测量的新方法。传统数字法的测时误差主要是开始和结束2个脉冲周期的计数误差，为此利用FPGA芯片中集成锁相环（PLL）单元产生N路同频且相位均匀分布的时钟脉冲，用N个计数器在这2个周期进行计数，用计数结果均值作为最终结果。这相当于将脉冲周期T细分为N等份，每份相当于1个脉冲，其周期为T／N。实现了在不增加测量时间和盲区的前提下，测量精度提高了N倍，解决了传统脉冲激光测距系统中提高精度、缩短测量时间和盲区的矛盾。     

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。     

脉冲激光测距系统中高精度时间间隔测量模块的研究

时间间隔的测量精度对脉冲激光测距系统的测量精度起决定作用.为此研制了一高精度时间间隔测量模块,该模块基于专用时间数字转换芯片开发,采用延迟线插入法技术,最大测量时间可高达200ms,测时分辨率最高可达125ps,对应测距分辨率18.75mm,适用于远距离的测量.给出了硬件和软件设计方法以及模块的测试结果.     

脉冲激光测距中高速精密时间间隔测量研究

在脉冲激光测距系统中,设计实现了基于FPGA和TDC-GP21的高速精密时间间隔测量系统。采用TDC-GP21的高精度测量模式,配置TDC-GP21完成了时间间隔测量,通过校准测量对测量结果进行补偿修正,提高了系统的测量精度;设计了多级嵌套状态机实现高速SPI通信,减小了系统单次测量周期;分析了影响测量精度的因素,比较分析了3种时刻鉴别方法的漂移误差,设计了高通阻容时刻鉴别模块,减小了系统的非线性误差。实验分别进行了基于FPGA脉冲信号的时间间隔测量和激光测距试验,对比验证了系统的测量误差,分析了系统在测量区间的线性度。实验结果表明,系统可以实现高速稳定测量,线性度良好,重复测量频率达1kHz,测量精度在±100ps内。     

脉冲激光测距中高精度时间测量时钟信号误差补偿

高精度时间测量技术在激光测距中有着重要作用,而时钟信号周期误差是影响时间测量精度的关键。传统的时钟周期校准往往只将测量过程中最后一个时钟周期的误差作为校准参数,无法对整个测量过程中的误差进行补偿。针对这一问题,提出了脉冲激光测距中高精度时间测量时钟信号误差补偿的方法,通过测量计时芯片在不同时间下的时钟周期误差,构造误差曲线以对测量结果进行补偿,提升了时间测量系统的测量精度。使用TDC-GP22专用计时芯片设计了时间测量系统并进行了测试。测试结果表明,系统平均绝对误差为0.38 ns,最小误差可达到65 ps。     

时间间隔测量系统用于激光测距及其误差浅析

文中从影响激光测距精度的因素分析入手,提出了最具影响力的因素,阐述了提高测距精度的途径和方法,简要介绍了时间间隔测量（T.I.M）系统及其关键技术之一－－模拟扩展器的工作原理,从理论和实例两方面分析了引进该技术对提高测距精度的实际效果,分析了其中的利弊和应注意的问题。     

高精度时间测量技术及其在脉冲激光测距中的应用

文章首先对常用的时间测量方法进行了比较,着重介绍了高精度时间测量技术的工作原理,并详细介绍了采用该技术的测量芯片TDC—GPX,包括内部结构、功能等,在此基础上,给出了该测时芯片在脉冲激光测距系统中的工程应用实例。     

基于TDC-GP22的脉冲激光测距系统设计

为满足激光测距领域大量程、高精度、高分辨率的应用需求,设计了一种高精度脉冲激光测距系统。系统基于最小可分辨45ps的专用计时芯片TDC-GP22实现高精度、高分辨率的时间间隔测量,并采用高带宽放大电路及恒比定时时刻鉴别方法提高系统精度。详细论述了TDC-GP22时间间隔测量模块的硬件设计及软件流程。实验结果表明,该系统的测量分辨率达45ps,对时间间隔1μs内的测量精度可达60ps,对应150m测距精度可达1cm;对时间间隔1μs以上的测量精度可达1ns,对应千米级测距精度可达0.15m,满足高精度距离测量的应用需求。     

并行计数法脉冲激光测距的研究

提出脉冲激光测距中利用并行计数法测量时间间隔。传统数字法测时误差主要是开始和结束两个脉冲周期的计数误差。为此利用CPLD高速缓冲的延迟特性产生多路同频且相位均匀分布的时钟脉冲,用多个计数器在这两个周期并行计数,用计数结果均值作为最终结果。相当于将脉冲周期T细分为多份,每份相当于1个脉冲。实现了在不增加测量时间和盲区的前提下,提高测量精度;解决了传统脉冲激光测距系统中提高精度与缩短测量时间和盲区的矛盾。     

一种提高脉冲激光测距精度的方法

在介绍脉冲激光测距原理的基础上,分析了影响脉冲激光测距精度的两种主要原因,脉冲时刻鉴别误差和时间间隔测量误差对测距精度的影响.指出了针对这两种原因的解决措施,介绍了采用高通容阻时刻鉴别法和差分延迟线法时间测量等技术,实现较高的测距精度的方法,对其工作原理作了介绍.     

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。     

一种用于激光脉冲测距的恒比定时电路

在激光雷达接收电路中,采用固定阈值比较器得到激光脉冲返回时间时,不同峰值回波信号会产生时间漂移。在传统恒比定时(CFD)电路的基础上,提出了一种窄脉冲延时电路,以替代传统RC延时结构。引入了右半平面零点,在保持增益基本不变的情况下产生相位滞后,保证信号波形不变,从而降低时间漂移效应。该CFD电路基于0.18 μm CMOS工艺进行设计。仿真结果表明,在窄脉冲输入信号的上升和下降时间均为3 ns、总脉宽为16 ns时,输出信号的延时为2.05 ns。输入信号幅值范围为100~300 mV时,该CFD电路的输出上升沿翻转时间的漂移误差仅为73.6 ps。     

激光脉冲测距的测距精度及误差分析

以激光脉冲测距的原理为基础,对激光脉冲探测理论进行了分析,在分析影响激光脉冲测距的各种误差源的基础上,给出了误差修正公式,并指出该误差是影响激光脉冲测距精度的主要因素．同时对激光脉冲测距的精度和误差进行了定性的分析,提出了试验中提高测距精度的主要途径,为正确分析靶场光学测量设备的整体效能提供依据．     

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～π/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).     

基于半导体激光器自混合效应的脉冲调制测距方法

本文提出一种基于半导体激光器自混合效应的脉冲调制测距方法,是通过向激光器注入脉冲电流对输出功率进行调制,同时利用激光器自混合效应实现测距.此系统结构简单、紧凑.利用半导体激光器的Lang-Kobayashi方程,分析了脉冲电流和反馈系数对输出信号的影响.     

激光测月回波探测器位置控制系统设计

激光测月(LLR)具有测量距离远和回波光子少的特点,观测中需要适当更新回波探测器的位置以提高回波探测概率。采用现场可编程门阵列(FPGA)技术研制多步进电机同步控制系统,并结合VC++软件开发工具开发其计算机控制程序,最终实现回波探测器在xoy探测平面上位置的计算机控制。测试结果表明,两个步进电机可以各自单独运行或同时运行,使回波探测器可以单独沿着x轴或y轴移动,也可以同时沿着x轴和y轴移动,最小移动步长为2.5μm,实现对探测器位置的精准控制。     

脉冲式激光水下测距数字检测技术研究

文中针对激光水下测距信噪比低、回波信号提取困难的问题,采用数字检测技术进行处理,大幅提高了检测信噪比和激光水下测距能力,同时拓宽了激光测距的应用范围。     

脉冲雷达测距时间-电压转换方法

针对传统的雷达测距方法中实现皮秒级的时间测量比较困难;微波计数器及TDC-GP时间数字转换芯片可以达到皮秒量级的时间测量,但价格昂贵,不能得到广泛应用。文中提出了一种基于时间-电压转换原理,通过积分运算电路将时间的测量转化为电压的测量,进而达到测量距离的目的。实验结果表明,当系统采用14位A/D转换可以实现6.1ps的时延测量,当系统采用16位A/D转换,可以测得1.5 ps的时延。该方法实现简单,并且降低了雷达系统的成本,远距离和近距离的测量均适用,不存在距离模糊问题。