一种脉冲超宽带测距的门限选择算法

多径衰落和接收机系统噪声是影响脉冲超宽带(IR-uwB)测距精度的主要因素.在能量检测过程中,能否在干扰下准确估计IR-uwB信号的首径到达时间(TOA),是开展IR-UWB测距研究的重点和难点.鉴于此,为提高测距精度,提出一种IR-UWB测距的门限选掸算法.首先建立接收机输出信号统计特性与UWB信道衰减特性的关系式,使用全概率公式推导出TOA估计均方误差(MSE)闭合表达式,给出估计误差与多径衰减系数以及信噪比(SNR)等系统参数的严密数学表达,以最小均方误差为性能指标的门限选择算法进行仿真.仿真结果表明,改进算法可提高IR-UWB测距的性能,使测距精度达到30cm,证明是一种有效的门限选择算法.     

机载LiDAR多脉冲模式在山区数据采集中的应用

机载激光雷达单脉冲作业模式在地形起伏较小的地区得到了很好的应用,但在地形起伏大的地区受到地形的影响作业效率偏低。机载激光雷达多脉冲模式则可以以更高的高度采集高精度的点云数据,降低地形起伏带来的影响。本文介绍了一种机载激光雷达多脉冲多频率作业模式在山区地形数据采集中的应用,阐述了多脉冲模式工作原理及优势。通过工程应用中的精度分析确定了多脉冲多频率模式在山区数据采集的可行性。     

基于USB总线的机载多脉冲激光雷达产品测试系统研制

针对现有的机载激光雷达产品测试系统不能模拟特定信噪比,且系统使用复杂的问题,开发了基于USB总线的机载多脉冲激光雷达产品测试系统;测控软件可以设定信噪比、脉冲幅值、脉冲周期等参数,并根据静态测距和动态测距的实际需要,生成静态和动态模拟数据;另外,测试系统还能够采集外场数据,并在测控计算机上存储和分析;采集和生成的数据经过USB总线发送给基于FPGA+高速D/A转换器架构的数据转换器,再输出给激光雷达产品,保证了数据传输的高速性和灵活性;经过测试表明,信噪比在3~9的情况下,产生回波信号的距离误差控制在1%以内,信号幅值误差控制在0.5%以内;测试系统的各项指标都满足实际需要,为激光雷达产品调试提供了良好的模拟仿真平台。     

基于μC/OS-II的嵌入式脉冲激光测距系统

激光测距系统中,时间间隔的分辨率是测距系统精确度的关键因素。采用ACAM的高精度时间间隔测量芯片TDC-GP1,设计并实现了一种基于自触发脉冲激光飞行时间测量方法的脉冲激光测距系统,给出了测距系统功能原理和电路设计。使用实时操作系统μC/OS-II作为系统控制核心,以确保测量精度。     

复杂多径下IR-UWB自适应频偏估计算法研究

在脉冲超宽带定位系统中,时钟频率偏移是影响测距和测角精度的重要因素;针对复杂多径下频偏估计精度低的问题,设计了一种适应复杂多径环境的脉冲超宽带自适应频偏估计算法;首先,借助脉冲超宽带信号的抗多径优势,将实时估计的信道脉冲响应作为自适应匹配滤波模板,以保证复杂多径下相关峰的准确提取;利用相关峰辐角信息得到前导符号的相位序列;再使用贝叶斯估计算法提高频偏估计精度;在IEEE 802.15.4a标准CM1、CM2多径信道下进行仿真,仿真结果表明,低信噪比情况下,频偏估计估计精度保证在0.2 ppm以内;在巷道环境实验结果表明,50 m范围内频偏估计标准差在0.06 ppm以内;实现了复杂多径环境下高精度频偏估计,具有较强的实用性。     

基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式脉冲激光测距系统

激光测距系统中,时间间隔的分辨率是测距系统精确度的关键因素.采用 ACAM 的高精度时间间隔测量芯片 TDC-GP1,设计并实现了一种基于自触发脉冲激光飞行时间测量方法的脉冲激光测距系统,给出了测距系统功能原理和电路设计.使用实时操作系μC/OS-Ⅱ作为系统控制核心,以确保测量精度.     

基于时间转换数字技术的激光测距仪设计

脉冲式激光测距仪通过测量激光脉冲的往返飞行时间来求得目标与测距系统之间的距离,而激光飞行时间的测量精度是影响测距精度的最关键因素;文章研究了激光回波信号处理电路,采用TDC_GP21(时间数字转换芯片)设计了时间间隔测量模块,详细介绍了TDC_GP21的测时原理与工作流程,设计的测距仪采用TMS320F2812作为主控芯片以提高系统的数据处理速度;实验结果表明,该激光测距仪结构简单,操作方便,测量范围为75m~5km,测量精度为±1m,成本低,能够满足航空航天领域中对于空间目标的测距需求。     

重叠与正交脉冲信号下的UWB系统性能研究

介绍了TH-UWB信号模型,推导出了在AWGN信道条件和多径条件下,重叠和正交脉冲信号下的TH-BPPMUWB系统的误码率公式,并进行了仿真。仿真结果表明在AWGN信道条件下,基于重叠脉冲信号的TH-BPPM系统性能优于基于正交脉冲信号的TH-BPPM;多径条件下的正交TH-BPPM的系统性能优于AWGN信道条件下的系统性能。     

采用TDC-GP1的激光测距系统设计

在激光测距系统中,时标是影响测距系统精确度的关键因素。文章利用ACAM的高精度时间间隔测量芯片TDC-GP1、自触发脉冲激光飞行时间测量方法设计了一种结构简单、测量精度高的脉冲激光测距系统。     

远距离超声测距传感器激励脉冲研究

超声传感器不同发射激励对超声发射功率有很大影响,决定了空气超声波探测距离。对超声激励脉冲进行了功率谱分析,给出了不同类型激励脉冲与发射功率之间的关系。设计了远距离超声传感器双极性发射电路,实现了脉冲个数和脉冲频率可调。通过实验研究,确定了超声激励脉冲的类型、个数与激励电压。该电路已成功用于远距离超声波测距系统中,能稳定、可靠地检测25 m处的障碍物。