CPLD在自触发脉中激光测距飞行时间测量中的应用

自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法,该方法解决了传统脉冲激光测距测量精度与测量速度之间的矛盾.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的飞行时间测量系统.CPLD的使用提高了激光测距的精度,并且系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪.对自触发脉冲激光测距进行了实验研究,在20 m的测量范围内,获得了±0.98 mm的测距精度.     

自触发脉冲飞行时间激光测距技术研究

提出了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.该方法有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测距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,并给出用以描述该方法的基本方程.最后,给出了实验装置,在20 m范围内获得了0.5 mm的测距精度.     

脉冲激光测距接收技术的研究

从脉冲激光测距的光电探测器人手,构建模型理论分析了漂移误差产生的原因,进一步给出了PIN管的光响应时间及其抖动大小与光照强度的近似函数关系．为稳定高效的探测反射激光脉冲信号和提高环境抗干扰能力,提出具有自动增益控制的自触发脉冲激光测距方案,不但减小脉冲信号上升沿引起的测距误差,而且也减小由于信号幅度变化带来的漂移误差影响．     

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。     

差分信号时刻鉴别法的脉冲激光测距技术分析

高精度的脉冲激光测距系统一直都是激光测距领域的研究热点之一。测距误差的存在直接影响了激光测距精度的结果,利用差分信号时刻鉴别法的研究未见报道,因此对差分时刻判别法的研究具有重要意义。为了研究这一问题,对影响脉冲激光测距精度的因素进行了分析,可以认为幅度时间游动效应和上升时间游动效应产生的时间晃动是影响测距精度最主要的因素。通过分析可以看出,所设计的差分信号时刻鉴别电路能够有效提高测距精度,达到了设计要求。在实验测试中,差分信号时刻鉴别电路对70 m内不同距离的单次测距误差保持在9 mm以内,相比之下单端信号时刻鉴别电路的单次测距精度范围为[-12 mm,11 mm]。实验结果表明同单端信号单次测距误差相比,测距精度有了明显的提高。该方法可以为现有的如何提高脉冲激光测距精度技术提供参考价值。     

机载激光扫描测距接收机中信号处理研究

本文分析了普通脉冲激光测距接收机的原理，并指出了它运用在机载激光扫描测距时存在的问题。针对激光束扫描时倾角变化带来的回波脉冲幅度和宽度的变化，提出运用滤波器带宽自动控制技术来改善输出信噪比，运用自动修正恒比定时触发技术提高测距精度。实验结果证实，改善效果是明显的。     

脉冲串激光测距技术研究

文中提出了一种脉冲串激光测距技术,采用脉冲串激光和相关探测方法,可显著地提高脉冲激光测距能力。理论分析和试验结果表明:采用3脉冲串激光测距体制要比同等单脉冲测距体制的探测灵敏度提高11倍。     

脉冲串激光测距技术研究

文中提出了一种脉冲串激光测距技术,采用脉冲串激光和相关探测方法,可显著地提高脉冲激光测距能力。理论分析和试验结果表明:采用3脉冲串激光测距体制要比同等单脉冲测距体制的探测灵敏度提高11倍。     

机载激光扫描不则距接收机中信号处理研究

本文分析了普通脉冲激光测距接收机的原理，并指出了它运用在机载激光扫描测距时存在的问题。针对激光束扫描时倾角变化带来的回波脉冲幅度和宽度的变化，提出运用滤波器带宽自动控制技术来改善输出信噪比，运用自动修正恒比定时触发技术提高测距精度。实验结果证实，改善效果是明显的。     

激光飞行时间测距关键技术进展

文中扼要介绍了激光飞行时间测距的若干关键技术研究进展。主要包括；脉冲激光测距的时间间隔测量技术和时刻鉴别技术，激光相位测距的相位调制技术及其调制噪声问题，调频连续波测距技术和半导体激光自混合干涉测距技术等。     

脉冲激光测距漂移误差的研究

光脉冲接收是脉冲激光测距的关键技术之一。稳定有效地探测反射激光脉冲信号和提高脉冲激光测距戗的环境抗干扰能力，是光脉冲接收技术需解决的主要问题。对PIN光电二极管的光探测过程进行了理论分析。指出PIN管中的光生载流子和耗尽层电荷的相互作用导致了耗尽层宽度的改变，进而引起PIN管的光接收响应时间的变化。结合半导体基本理论，构建了相应的PIN管光探测过程理论模型，定义两个描述PIN结性能的特征参数单位光功率敏感度K和单位时间抖动△rp0，进一步给出了PIN管的光响应时间及其抖动大小与光照强度的近似函数关系。该理论模型成功用于解释自触发脉冲激光测距中的漂移误差现象，经过对实验现象和相应实验结果的定性分析，验证了理论分析的正确性。     

激光脉冲测距双阈值时刻判别技术研究

在脉冲式激光测距技术中,回波信号幅度和上升时间变化引起的时间晃动误差是影响激光测距精度的主要因素之一.针对时间晃动误差带来的测距精度低的难题,在分析了时间晃动误差和总结一般时刻判别技术的基础上,设计了由高速比较电路,单稳态脉冲展宽电路、脉冲延时电路和快符合电路组成的双阈值时刻判别电路,并对电路进行了误差分析.与一般的时...     

基于数字极性相关算法的激光脉冲测距

与直接阈值检测相比,采用数字相关技术是提高激光脉冲测距系统灵敏度的有效途径。引入数字极性相关算法,可以有效地减少相关函数处理所需的硬件支出,在单个超大规模集成电路(VLSI)芯片上实现并行的相关运算,提高数据吞吐量。通过仿真计算验证了此数字极性相关系统在弱信号激光测距中的效果,分析了脉冲重复频率、起始处延时、脉冲间隔抖动、脉冲宽度以及采样频率对输出结果的影响,为设计适用于数字相关检测的激光光源提供了理论依据。     

A wide dynamic range receiver channel for a pulsed time-of-flightlaser radar

An integrated receiver channel for a pulsed time-of-flight (TOF) laser rangefinder has been designed and tested. The bandwidth of the receiver channel is 170 MHz, the transimpedance can be controlled in the range from 1.1 kΩ to 260 kΩ, and the input-referred noise is ~6 pA/√Hz. The distance measurement accuracy is ±4.7 mm (average of 10000 measurements), taking into account walk error (input signal amplitude varies in the range 1:624) and jitter. A considerable increase in the input dynamic range of the receiver has been achieved by placing an integrated current buffer with variable attenuation between the external photodetector and the transimpedance preamplifier. Integrated electronic gain control structures together with the small size and low power consumption achieved by the use of full custom integrated technology considerably simplifies rangefinding devices for many applications. The circuit was implemented in an 0.8-μm BiCMOS process     

薄板模具钢脉冲Nd:YAG激光熔凝试样 变形量的测量

在厚度为0.3～0.8 mm的5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)模具钢和Cr12MoV模具钢薄板上，采用脉冲Nd:YAG激光进行了激光熔凝实验，研究了工艺参数(脉冲宽度和脉冲频率)、材质和材料厚度对激光熔凝后试样厚度方向上最大变形量的影响。结果表明，激光熔凝薄板模具钢所引起的变形相当严重，其最大弯曲变形量与材料厚度为同一个数量级；随着脉冲频率的减少或脉冲宽度的增加或材料厚度的减少，试样厚度方向上的最大弯曲变形量增大；Cr12MoV钢试样厚度方向上的最大弯曲变形量比012Al钢的大。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因。     

基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统

介绍了非扫描激光雷达的原理,描述了研制的基于线阵APD雪崩光电二极管的一维非扫描激光雷达系统。该系统使用线阵APD作为探测器,红外脉冲式纳秒激光器作为探测光源,利用飞行时间法实现了目标的一维距离图像的非扫描测量。系统使用了APD多通道并行前置放大电路,并利用模拟开关控制高速继电器进行多通道轮询切换,实现了APD阵列的多通道驱动,并有效地降低了通道间的串扰。进行了多组6 ~18 m的一维距离成像实验,结果表明系统的距离分辨率优于10 cm,各通道的平均测距标准偏差约为8.6 cm。该系统的设计为将来的面阵APD二维非扫描激光雷达的研制奠定了基础。     

1.54μm与1.06μm激光外场测距比较实验

本文报道了在国内首次实现1.54μm喇曼激光测距,并与1.06μm Nd:YAG激光测距机进行了大气传输性能及穿透烟雾能力外场测距比较实验。     

薄板模具钢脉冲Nd:YAG激光熔凝区的几何形状特征

在厚度为 0 .3— 2 .0mm的 5Cr4Mo3SiMnVAl( 0 1 2Al)模具钢和Cr1 2MoV模具钢薄板上 ,采用脉冲Nd :YAG激光进行了激光熔凝实验 ,研究了工艺参数 (脉冲宽度和脉冲频率 )、材质和材料厚度对激光熔凝后熔凝层几何形状特征的影响 ,并用一维解析模型进行了熔化深度的计算。结果表明 :随着脉冲宽度的增加或脉冲频率的减少 ,激光熔凝区的宽度和深度增加 ;Cr1 2MoV模具钢的激光熔化区宽度和深度比 0 1 2Al模具钢的大 ;随着材料厚度的增加 ,激光熔凝区的宽度增加 ,深度减小 ;用一维温度场解析模型进行熔化深度的计算是有效的。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因