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.     

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。     

基于CPLD 的脉冲激光测距飞行时间测量

研制了基于CPLD的脉冲激光测距飞行时间测量系统。CPLD的使用提高了激光测距仪的精度，并且可灵活修改设计，使同一硬件系统可用于不同类型的脉冲激光测距仪的飞行时间测量。此系统结构简单，体积小，可靠性高，非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪。     

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。     

用于机载激光测深系统的时间间隔测量模块

机载海洋激光测深系统不仅要求精确测量激光从海表的入射点到海底目标点之间的距离,还要精确测定飞机到海表入射点之间的距离,为水深数据的海浪校正而确定平均海平面以及波高。为此设计和研制了一高精度时间间隔测量器,该单元基于专用时间数字转换芯片开发,采用延迟线插入法技术,双通道工作,具有高时间分辨率(最高可达250ps)和高测量重复率的特性。给出硬件和软件设计方法以及单元的测试结果。     

脉冲测距时间间隔测量的数学模型及改进方案

给出了通过对移相时钟脉冲计数测量飞行时间(TOF)的数学模型,并在前期工作的基础上提出了改进方案。改进方案中,采用串行计数结构代替了并行结构,在保证系统可实现性的前提下,进一步提高了测量精度。     

脉冲激光测距中时间间隔的新的测量方法

脉冲激光测距在军事工业领域应用广泛,具有平均功率低、重复频率高和对光源相干性要求低等优点.通过提高脉冲激光测距中时间间隔的测量精度,可直接提高脉冲激光测距的精度.为了达到ps级测量精度,我们用单片机对时间测量芯片进行了控制,从而使其不但能对发射脉冲信号和返回脉冲信号延迟进行测量,而且还能对测量结果进行自动校准.与脉冲激光测距技术中用于测量时间间隔的传统方法相对比,这种方法简化了器件设计,提高了测量速度.     

自触发脉冲激光测距飞行时间测量研究

提出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。运用该方法有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测量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,并给出用于描述该方法的基本方程。其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度。设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距飞行时间测量系统。CPLD的使用提高了测量精度,并且结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能便携式的激光测距仪。     

基于CPLD 的脉冲激光测距飞行时间测量

研制了基于CPLD 的脉冲激光测距飞行时间测量系统。CPLD 的使用提高了激光测距仪的精度,并且可灵活修改设计,使同一硬件系统可用于不同类型的脉冲激光测距仪的飞行时间测量。此系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪。     

脉冲激光测距信号插值的新算法研究

提出了一种针对脉冲激光测距中非合作目标定位的新算法。该算法采用相关检测所得的峰值位置附近的若干采样点进行插值运算,并根据采样点距离峰值位置的远近赋予不同的权重,然后进行加权平均,从而得到非合作目标的准确位置。该算法充分利用了相关检测峰值位置附近的众多采样信息,避免了单个采样点对定位精度的影响,显著地提高了定位的精确度和稳定度。实验表明,该算法比直接用相关检测,测量精度约提高了1倍。     

基于CPLD和单片机的激光测距时间间隔测量

为了达到提高时间间隔测量精度的目的,采用复杂可编程逻辑器件和单片机实现脉冲激光测距时间间隔测量系统中的模拟内插法的方案,设计了测量系统与测试电路,并对该方案进行了验证,得到了200ps精度的时间间隔测量系统.结果表明,可编程逻辑器件的使用可大大简化电路结构,使得整个系统结构简单化.采用该设计方案的激光测距系统具有体积小、可靠性高的特点.     

基于差分光路的脉冲激光测距实验研究

为降低背景噪声对测距精度影响,提出一种基于双通道的差分光路测距方法。该方法采用双探测器接收回波信号,在最佳位置进行回波差分,将峰值时刻鉴别转化为过零点鉴别,有效抑制了背景噪声及脉宽展宽对测距性能的影响。通过搭建差分光路测距系统,针对50 m处的漫反射目标对比测距实验误差,实验结果表明:在有背景噪声的情况下,相比较传统单光路测距方法,采用差分光路将测距误差均方根由95 mm降至70 mm。同时,验证了当差分距离为光速与回波脉宽的乘积时,可获得最高的探测灵敏度。     

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.     

脉冲激光测距机的测距误差分析

从理论上分析了脉冲激光测距机的测距误差,主要由晶体振荡器的振荡频率稳定度、接收系统的响应时间以及激光脉冲宽度三个因素的影响所致,测距误差范围是-5m～10m.     

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。     

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。     

脉冲激光测距系统及其算法研究

随着激光测量技术得到广泛应用,因此提高激光测距精度成为了一个热门的研究内容。本文首先主要介绍脉冲式激光测距的原理[1],为了精确检测回波信号,本文采用了门限法去除回波噪声[2]。基于能够有效地提高测量精度的目的,本文讨论了几种减少时间间隔测量误差的算法,结合系统的要求,提出一种在现场可编程门阵列（FPGA）中实现脉冲计数法与时间数字转换法相结合的方法来提高时间间隔测量精度[3－5]。实验结果表明,采用的测距算法有效地提高了测量精度。