相位式激光测距全相位谱分析鉴相算法

为降低相位式激光测距的鉴相偏差,以余弦信号为对象深入研究全相位谱分析鉴相的性能。将余弦信号分解为指数形式进行频谱变换,得出负频率会引起谱分析鉴相偏差,但全相位谱分析的频谱泄漏远小于传统傅里叶变换(FFT)法,仿真时鉴相偏差降为后者的1‰。从信噪比增益角度研究窗函数对鉴相精确度的影响,分析表明,归一化频率偏移量绝对值小于0.3时,采用矩形窗的全相位谱分析鉴相方差最小,可达克拉美罗下限的1.3倍。实验结果表明,在测距系统中可忽略全相位谱分析鉴相的偏差,当信噪比为34 dB时,每秒百万次鉴相的精确度为3.3 mrad,测距精确度达1 mm,全相位谱分析适用于高精确度相位式激光测距。     

向量内积法检相在激光测距系统中的应用

用数字方法实现连续波相位式激光测距时，参考信号和回波信号之间相位差的检测是信号处理部分的关键。本文从矢量内积的理论角度，提出了一种新的解决方案。运用矢量内积法直接对正弦数字信号序列进行处理，可以很方便地获得两正弦数字序列的相位差，从而在系统的软件及硬件设计等方面都得以简化。     

高速相位式激光测距数字鉴相方法仿真与实现

为实现高速、高精度相位式激光测距鉴相,根据数字相关法、数字同步解调法、频域数字鉴相法和全相位FFT法的鉴相原理,基于仿真考察了在白噪声、频率偏移等因素影响下的鉴相性能。仿真结果证明,在高速测量下(500 kHz),全相位FFT法优于其他方法。为应用于高精度相位式激光测距原理样机,设计全相位FFT法的FPGA信号处理方案,利用傅里叶变换共轭对称性从而实现了高速实时鉴相。实验数据表明:在500 kHz测距速率下,信噪比为40 dB,频率偏移0.01时,鉴相精度为0.09°;调制频率为100 MHz时,测距精度为0.38 mm。因此,全相位FFT鉴相法适用于高速、高精度相位差测量,提出的实现方案具有实际意义。     

水下相位式激光测距定标方法

基于相位式激光测距的工作原理,提出了将相位式激光测距仪用于水下测距的思路,从原理上分析了水下相位式激光测距的可行性。通过水下距离测量实验,对水下相位式激光测距可行性进行了验证,完成了水下相位式激光测距仪的测距定标算法,并探究了水体浊度对相位式激光测距动态范围和测距精度的影响。实验结果表明,经过定标校正后的水下相位式激光测距仪在水下3.5 m范围内测距误差平均值不超过3 mm,测距范围与水体浊度间存在指数衰减关系。该水下相位式激光测距仪为水下距离的探测提供了一种新方法,可实现水下目标近距离的精确测距。     

相位式激光测距的FFT与apFFT鉴相研究

为实现亚毫米精度相位式激光测距的鉴相,根据FFT与apFFT的鉴相原理,通过仿真考察两者在高斯白噪声和频率偏移影响下的鉴相性能,并考虑采样点数问题.仿真结果表明:在采样点数相同、频率偏移小的情况下,FFT比apFFT鉴相更准确.在测距速率10 KHz,信噪比35 dB,归一化频移量0.02,调制频率50 MHz时,FFT的测距标准误差为0.76 mm.因此使用FFT鉴相满足相位式激光测距的高速、高精度要求.     

向量内积法检相在激光测距系统中的应用

用数字方法实现连续波相位式激光测距时,参考信号和回波信号之间相位差的检测是信号处理部分的关键.本文从矢量内积的理论角度,提出了一种新的解决方案.运用矢量内积法直接对正弦数字信号序列进行处理,可以很方便地获得两正弦数字序列的相位差,从而在系统的软件及硬件设计等方面都得以简化。     

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。     

相位噪声及其测试技术

本文简要阐述了相位噪声的概念及其表征,并对相位噪声和相位噪声测试方法进行了分析,并在此基础上提出了一种新的相位噪声测试方法——基于带通采样的中频频谱分析法。     

相位噪声及其测试技术

本文简要阐述了相位噪声的概念及其表征,并对相位噪声和相位噪声测试方法进行了分析,并在此基础上提出了一种新的相位噪声测试方法——基于带通采样的中频频谱分析法。     

基于Matlab的相位式激光测距研究

基于相位式激光测距系统的基本原理和鉴相方法,采用双调制频率的方法解决了测量距离和测距精度之间的矛盾,采用差频鉴相的方法减少电路复杂度。首次基于模块化的思想,运用Matlab的Simulink工具实现了系统的原理分析,对频域数字测相、数字同步解调测相法和自动数字测相法进行了比较。从理论上证明了实现一个高精度、快速相位式激光测距系统的可行性,为下一步实际设备研制奠定了基础。     

基于FPGA的激光测距回波信号高速采集研究

在激光测距系统中,微弱回波信号的检测处理一直是一个难题.本文主要讨论了激光测距接收系统的实现方法,这种测距方法既适用于短距离的测量又适用于长距离的测量.首先介绍了脉冲式激光测距的原理,在此原理的基础上,结合FPGA的高速信号处理能力,设计了高精度激光测距接收系统,并设计了回波信号接收与计数电路模块.     

基于阵列探测技术的激光测距数据预处理方法

阵列探测技术对回波信号及其微弱的空间碎片激光测距系统具有重要意义,可提高探测成功概率。针对这一崭新的激光测距技术,文中研究了基于阵列探测技术的激光测距数据预处理方法。在常规卫星激光测距数据预处理方法基础上,针对阵列超导探测器特点,结合地靶测量方法和多高斯拟合及互相关分析方法,实现了多通道激光测距数据的通道间的时间偏差修正;利用泊松统计分析、循环拟合滤波等方法,实现了多通道激光测距数据的自动识别、数据拟合等。目前该方法已经成功应用于中国科学院云南天文台4×4阵列激光测距试验平台试验中,并获得良好的效果。     

一种基于激光相位测距原理的重质原油液位测量方法

针对超声波液位测量方法在测量重质原油液位时会由于信号衰减过度而无法测量的问题,提出了一种重质原油液位测量方法并制作了 一套液位测量装置.利用激光相位测距原理,装置通过测量激光在原油油气中传播产生的相位差获得原油液面到油罐罐顶的距离,之后与提前测得的油罐高度值做差,实现原油的液位测量.同时为了满足不同工业现场使用需求,在...     

基于相关检测的远距离激光测距方法

在激光测距过程中,信号的发送功率不能无限的增大,这导致在远距离测量时,接收的光信号已十分微弱,淹没在噪声之中。文中对噪声和信号的统计特性进行了深入的研究后,利用噪声和信号相关特性不同的特点,设计出相关器来检测出长距离测量时的回波信号。利用FPGA强大的数字信号处理能力实现了长距离的激光测量。     

基于超窄脉宽激光器的厘米级测距技术研究

首先对影响脉冲激光测距精度的因素进行了分析,认为提高时间间隔测量计数器频率,采用快速电路,缩短激光脉冲上升沿时间和提高系统信噪比都可以提高脉冲激光测距精度,而缩短激光脉冲上升沿时间对提高测距精度效果明显。在此基础上,基于1.2 ns超窄脉宽激光器,设计了一种高精度脉冲激光测距实验装置,实验结果表明,单点测量精度小于1.2 cm。     

基于激光测距扫描的室内定位方法研究

在未知室内环境下,基于迭代最近点(ICP)匹配的同步建图与定位(SLAM)算法较为复杂,运算量较大,在微小型飞行器ARM嵌入式控制系统上实现难以保证实时性。本文提出了一种基于激光测距扫描的室内飞行定位方法,用室内环境的特征点替代激光扫描数据进行ICP匹配,减少了匹配时间,提高了SLAM算法的快速性。在环境特征点提取过程中,提出了一种真实特征点筛选机制,减少因虚假特征点导致的匹配误差,保证了匹配精度。设计搭建了试验平台,试验结果表明,本文提出的方法能够满足微小型飞行器室内飞行定位快速性和准确性的要求。     

一种提高相位测距精度的方法

在激光相位测距中,距离是通过求回波信号的相位信息求得的。由于频谱泄露和栅栏效应,传统的FFT不能精确地计算出频率点的相位值,因此提出使用密集频谱细化技术和频谱校正技术对回波信号的频谱进行校正。实验结果表明:基于复解析带通滤波器的复调制谱细化算法所需的运算量少,计算速度快,同时能够提高相位测量精度;频谱校正算法中相位差校正算法是一种精确的校正方式,校正精度很高;频谱细化和频谱校正技术大大提高了频谱分辨率。在工程应用中,本文方法运用于激光相位测距中能大幅度提高频域数字测相的精度。     

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.     

基于测距传感器的WMPS非接触测量方法

为了解决现有的工作空间测量定位系统（WMPS）中柔性待测物表面形变及大尺寸测量空间内遮挡等问题,提出了一种基于测距传感器的非接触测量方法,并设计了基于该方法的测量靶。首先建立了该方法的测量模型,将测量靶抽象为若干个控制点和一个矢量;然后通过发射站的数学模型推导出了测量靶姿态迭代解算方法,并通过单位四元数估计法给出了该迭代算法的初值生成方法;最后采用自标定方法对测量靶进行了参量标定,并依托天津大学研制的WMPS系统进行了精度验证实验。结果表明,该测量靶的重复性测量精度为1mm,距离测量精度为2.5mm。该方法使得WMPS系统的测量范围扩大并保持了较高的空间3维坐标测量精度。