一种基于相位测量的快速高精度大范围的激光测距法

为满足快速、高精度和大范围的激 光测距需求,分析了现有单频和多频相位激光测距方法存在的 问题,提出了基于降频及高精度测时技术的 相位激光测距方法,并根据测距 要求以及按照测尺频率、测时精度和参考频率的顺序建立了测距系统参数选择模型,进而 按照测距参数需求搭建了实 验系统。实验表明,在300kHz单频测尺、260kHz参考频率和50ps测时精度条件下,实验系统具有500m测距范围、1.08mm 测距精度和0.03～0.04s测量速度,可为快速、高精度和大范围测距 奠定基础。     

基于双频EBPSK-MODEM的雷达通信机研究

为了解决双频连续波雷达在测距中的整周期模糊度问题,同时实现雷达通信一体化,该文提出一种基于双载频双路扩展的二元相移键控(EBPSK)调制解调器的综合电子系统,实现了基本的雷达与通信功能,其中一路只发送连续波,与另一路EBPSK调制信号进行比相接收,输出高精度测距信息;用冲激滤波器对另一路EBPSK调制信号进行解调。通过把EBPSK调制信号的相位跳变信息转变为幅度冲激,在连续波背景中再现目标的雷达脉冲回波,该滤波器的输出是大量程测距信息;将两组数据融合后,系统可输出高精度大量程的雷达测距值。同时利用EBPSK调制信号和冲击滤波辅助解调的特殊优势进行高频谱利用率的数字通信。     

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。     

基于欠采样谱分析的激光拍频相位式测距方法

介绍了一种高精度相位式测距方法,载波通过双频氦氖激光器加偏振器产生1.08 GHz光强调制的拍频信号来实现,以克服半导体激光器的调制带宽限制,从而提高测距精度。为降低高速ADC实现难度,根据带通抽样定理,采用欠采样的方法采集波形数据,分析了其理论依据;然后通过全相位谱分析法对采样数据进行鉴相,并重点分析了鉴相数据的截取问题。搭建系统实验,在采样率为50 MSa/s时,157个欠采样数据就能实现0.1 mm左右的测距精度。实验表明,应用欠采样全相位谱分析法,以远低于测尺频率的采样率采样依然能实现高精度测距。     

步进频率激光雷达测距信号处理技术研究

文中介绍了雷达系统步进频率(Stepped-Frequency, SF)信号的模型，研究了非相参激光雷达采用步进频率信号方式测距的问题。仿真研究了各阶梯脉冲回波信号相位关系不确定和信噪比对测距的影响，提出消除相位影响的方法，并应用在固定目标实测试验中。试验采用频率步进量1 MHz、调频范围80 MHz正弦波调制声光晶体产生步进频率激光脉冲序列，使用采样率40 Msps的ADC采集激光回波并处理，对489.2 m的标定目标测量精度达到1.17 m。在低信噪比时，采用多组脉冲串累积方式仍能求得目标距离值。此研究实现低采样率下固定目标的高精度测距，为步进频率信号处理方式高精度激光相干测距产品的研制打下坚实基础。     

高精度的测距系统中的测相技术研究

高精度的测相技术是星星间或星地间的测距系统中的关键技术之一。研究了基于双差频测相技术的高精度测相技术及其在上述高精度的测距系统中的应用。实验结果表明双差频测相技术具有10-6以上的测相分辨率及由系统本底噪声引起的测距误差小于7μm。     

采用高速伪随机码调制和光子计数技术的光纤激光测距系统

在高速伪随机码调制和光子计数技术的激光测距系统中,将1 550 nm光纤激光器的伪随机码调制速率从622 MHz提高到1 GHz,利用光纤延时方法开展了两种调制速率下的测距实验并进行性能验证和对比。采用10阶M序列伪随机码和探测效率为10%的同一个InGaAs/InP雪崩光电二极管,入射到探测器的信号光能量均为1.9410-17 J时,得到二者的系统信噪比基本一致,但在高调制速率下系统的测距精度提高了1.58倍,基本符合理论计算结果。搭建了实际测距平台并开展基于1 GHz调试速率下的室内测距实验,当测量距离约为4.5 m的高反射目标时,得到2.1 cm的测距精度,该实验结果为室外测距实验提供了参考依据。     

硅基超材料太赫兹波电光调制器

该文介绍了一种基于声光调制的微波信号多普勒移频方法。该技术基于微波光子信号处理和声光移频技术,在光学域上实现了微波信号的多普勒频移,能够用于产生雷达干扰信号。系统的工作频段为2～20 GHz,测试结果表明,速度拖引干扰信号的移频范围达到±1 MHz,最小移频量为±10 Hz。系统实现了目标速度从1 200 m/s减小到1 000 m/s情况下雷达脉冲信号的多普勒频移模拟测试。     

改进型相位式激光测距电路的设计

为了提高无合作目标的相位式激光测距系统的稳定性和精度,并简化测距系统,设计了一种相位式激光测距系统的发射和接收电路.采用了双频调制、直接数字频率合成器(DDS)、差频测相技术等原理.进行了理论的研究、分析和实际的电路实验.利用DDS产生的正弦波信号进行调制发射,并且对非合作目标反射回来的激光信号进行接收、调理,并进行数据处理.在设计中,优化了系统的调制发射电路,采用新的光电探测器和高压偏置电路,增加简单实用的自动增益控制(AGC)模块等.实验结果表明,该测距系统简单有效,具有较高的测量精度和稳定性.     

微波光子技术在瞬时测频中的应用

用微波光子技术实现微波信号频率的瞬时测量,需要把截获的微波信号调制到光载波上,通过一定的光路结构,产生一个仅与待测微波信号频率有关的幅度比较函数,进而得到待测微波信号的频率.研究了微波光子技术在雷达瞬时测频应用中的实现方法,分析比较了各自的功能特点,并提出了一种结构简单的雷达微波信号全频段测量方法.     

D频段雷达传感器测距装置

针对其他各类传感器在极限条件下测距的局限性及微波雷达的全天候工作特点,提出了一种基于调频连续波(FMCW)工作方式的低功耗雷达测距装置。该装置功耗为500 mW,以120 GHz毫米波雷达传感器芯片为核心,使用STM32芯片进行控制及信号处理,基于ADF4169芯片完成所需的调频源输出。在对弱差频信号作滤波、放大、采集及频域处理后,通过上位机进行距离显示。实验结果表明:在1.5 m的单目标距离测试范围内,测距精度为3 cm。该系统的研究对推进D频段雷达传感器的实际应用具有重要价值。     

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。     

伪随机码调制的高精度星载激光测距雷达

伪随机码调制激光测距系统通过发射高阶调制激光,实现高频率、低峰值功率探测,利用高频率探测和统计实现高信噪比,具有系统体积小、质量轻的特点,是一种适合远距离的激光雷达系统。但是测距精度与调制频率有关,以往研究中通常使用高调制频率实现高精度测量。文中研制了一台伪随机码调制的激光雷达样机,采用调制重复频率100 MHz、入瞳直径0.1 m的光学天线,通过对周期内回波信号进行高斯统计,在信噪比为5时的实验室环境下实现了0.1 m的高精度测距。通过理论和试验分析证明了通过提高时钟频率和信噪比可以有效提高测距精度。     

基于对数调频生物仿生波信号的军事雷达测距优化方法分析

研究军事雷达测距的仿生波形准确设计和优化问题,为了加强数调频仿生信号的时延分辨力。在传统的军事雷达生物仿生波信号测距方法的基础上引入对数调频对仿生波测距过程进行优化,给出了该仿生模型的处理过程,特别在滤波器组滤波过程中,运用一组Q值相同的对数调频信号,带宽呈Lyons Cochlear模型变化的FIR线性滤波器组实现。仿真结果表明在军事雷达测距中,采用该方法对接收到的回波信号进行处理分析,从目标检测曲线、距离估计方面与匹配滤波方法相比,准确性更高,性能更稳定。     

基于FPGA的FM信号发生器设计与实现

摘要：为提高FM信号发生器的频率准确度和稳定度,并使其相关技术参数可调,设计了一种基于FPGA和直接数字频率合成（DDS）技术的产生方法。系统以labwindows/cvi为上位机开发环境,实现FM信号调制参数的可调,并通过PCIE接口将上位机设置的FM信号控制字和波形数据传给FPGA,FPGA内部通过控制DDS核来实现FM信号的产生。测试结果表明,FM信号的频率精度高且稳定性好,最高输出载波频率达40MHz,幅度精度能达到5mV。该FM信号发生器在软件无线电、雷达目标特征识别和雷达距离探测等领域具有很高的应用价值和广阔的应用空间。     

基于单片机的倒车雷达的设计

为降低汽车倒车时的碰撞事故,提出了一种基于单片机的超声波测距倒车雷达的设计方案。该设计根据超声波测距原理,采用AT89S52单片机为控制核心,设计了超声波测距倒车雷达,并对测量距离误差进行了分析。测量距离为0.1～5.0 m,其精度经过校正后可达1 cm。该设计结构简单、工作可靠,有良好的测量精度和灵敏度。     

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。     

基于时差法的高精度脉冲式激光测距系统

提高脉冲法激光测距系统的精度关键在于计时.文中结合高精度计时芯片TDC-GP2和低功耗单片机MSP430F149,采用时差法设计了一种高精度脉冲式激光测距系统.该系统通过TDC-GP2的Start、Stop1和Stop2三通道的时差测量消除硬件电路的时差,多次测量后,单片机进行了软件均值处理,提高脉冲式激光测距系统的精度至0.1m.     

Hochgenaue Abstandsmessung mit Mikrowellen

Using microwave technology for industrial sensing applications has the advantage of being insensitive to environmental influences. The presented near range radar has an accuracy of 0.1 mm. This high precision was achieved by using dynamic frequency divider chips for direct frequency measurement and a six-port for phase measurement at 35 GHz. A digital signal processor calculates the distance.