四种提高FMCW测距精度的方案及性能分析

针对调频连续波(FMCW)雷达在距离分辨率和测距精度上的设计需求,通过理论分析,找出影响FMCW雷达距离分辨率和测距精度的主要因素,指出可利用频谱细化方法来减少频率量化单元,提高系统测距精度。通过挑选工程设计中最具代表性的4个频率细化方案:采样序列补零法、基于复调制的ZFFT法、Chirp-Z变换法和FFT-DTFT结合法,进行了理论及性能分析,对4种方法在工程实现时所消耗的运算量和存储空间进行了横向对比,对算法的应用场合提出了使用建议。     

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。     

一种提高相位激光测距精确度的方法

描述了一种采用相位式激光测距提高测距精度的方法，给出了采用相位式进行激光测距的原理，指出了采用单一频率进行测距时存在的矛盾，从而提出了在单一频率的基础上添加多个辅助频率进行测距，分析了采用多个辅助频率进行相位激光测距的原理，并对采用该方法进行了精度分析。从分析的结论看，采用的辅助频率个数越多，则越能提高测距精度，同时该方法还能提高测量范围，解决了单一频率测量时的矛盾，达到了测距时高精度、大范围的工程应用要求。     

一种提高二次雷达测距精度的方法

测距精度决定了二次雷达系统的目标分辨能力。针对现有二次雷达测距算法测距精度低的问题，分析了二次雷达的测距原理和引入的误差，提出了改进的自适应测距方法。在不更改二次雷达信号格式和硬件设计的前提下，采用分布式处理方式，使询问机和应答机能自动周期性测试本机内部延时，并在询问应答过程中自动分别扣除本设备的内部延时，从而提高二次雷达系统的测距精度。     

双通道接收机相位同步修正对测距精度的影响

双通道接收机是高精度外测链路的主要配置方法,各链路自身的物理特性使信号在双链路中传输时延不同,最终结果是信号在整个动态范围内合成时其相位不一致,导致测距精度变化大,文章通过分析双通道接收机测距精度变化的原因,提出了提高测距精度的方法,并通过实测证明其测距精度有大的提高。     

基于双窗全相位FFT的激光多普勒频率提取与校正方法

针对于激光多普勒信号解算中存在的频谱泄露以及栅栏效应等问题,将性能更优异的汉宁自卷积窗(HSCW)以及全相位频谱分析(apFFT)运用于多普勒信号的短时傅里叶变换(STFT)中,并且通过双谱线法对所获得的频谱进行了校正。理论与仿真表明,双汉宁自卷积窗(HSCW)apFFT比传统apFFT更能抑制旁谱泄露,并且相对于传统FFT,双HSCW窗apFFT所提供的的频谱位置与幅值能够更好的满足双谱线校正法频率校正的要求。通过将该种算法应用于高冲击下加速度传感器的校准系统中,实测结果表明,其解算结果与标准传感器的加速度峰值误差在1 %左右。     

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...     

提高测距精度的方法研究

本文提出了几种通过软件算法来减小测距误差的方法,并对其可行性和实现方案进行了分析研究。这些减小测距误差的方法均通过了实验验证,有的已应用于工程,取得了较好的效果。     

一种提高脉冲雷达游标测距起始距离精度方法

具有游标测距功能的相参脉冲雷达可显著提高跟踪目标径向距离的随机误差测量精度,游标测距的精度与距离初值精度与距离增量精度有关,受距离初值精度的影响较大,距离初值的系统误差及随机误差都会作为游标距离的系统误差引入到游标测距中。文中结合游标测距原理及模型,提出了一种提高脉冲雷达游标测距距离初值精度的方法,理论分析和仿真结果表明,该方法可有效减少距离初值随机误差对游标测距精度的影响,提高了游标测距精度。     

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。     

自增益电路在激光测距中的应用

文中为了实现在信号接收系统中接收信号强弱自动控制的需求,提出了一种自动增益控制（AGC）的设计方案,并且以两级放大器AD603为核心控制芯片,设计了一种应用于相位法激光测距的自动增益控制电路。经过实践证明,这种方法有效地解决了因测量距离的远近不同而导致回波信号幅度变化大的问题,从而减小了后续电路的处理难度,达到了设计要求。     

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。     

频谱细化及频谱校正技术在激光多普勒测速仪中的应用

提出了对多普勒信号先进行频谱细化,再进行频谱校正的方法,阐述了几种常见的离散频谱细化和频谱校正算法的基本原理,并运用它们对不同频率的理想正弦信号和实测的多普勒信号进行谱仿真和实测研究。理论分析和实验结果表明:频谱细化算法中Goertzel细化算法所需的运算量最少,计算速度最快;频谱校正算法中比值校正算法校正公式简单,运算量少,且校正精度较高;频谱细化和频谱校正技术大大提高了频谱分辨率,将其运用于频谱分析型激光多普勒测速仪中切实可行。     

基于近红外小功率卫星激光测距研究

为分析天琴计划激光测距台站卫星激光测距探测能力,设置单脉冲能量（平均功率）分别为0.15 mJ（0.015 W）,0.4 mJ（0.04 W）和4 mJ（0.4 W）对同步轨道卫星qzs2、compass i3和compass i5分别于夜晚和白天进行激光测距实验。理论方面,分析了白天天光背景噪声强度,并结合雷达方程计算了不同平均功率条件下卫星激光测距的有效回波率,重点分析了平均功率对卫星激光测距探测能力的影响。实验方面,固定望远镜俯仰角（E=50°）,旋转望远镜测量不同指向时的天光背景噪声强度。采用探测效率为60%（@1064 nm）的超导探测器阵列,并结合空间滤波、时间滤波和光谱滤波的方法抑制背景噪声,开展了小功率白天卫星激光测距。分析得到,白天对同步卫星激光测距的最小功率为0.04 W,夜晚对同步卫星激光测距的最小功率为0.015 W。天琴计划激光测距台站已具备白天和夜晚全时段常规卫星激光测距能力,将为今后天琴计划引力波探测卫星全时段激光测距奠定基础。     

提高激光雷达测距精度的最佳信号门限比

为了提高脉冲激光雷达的测距精度,研究了光束在空域为高斯光束、时域为钟型脉冲的激光雷达在恒电压幅度鉴别模式下,回波信号幅度变化和宽度变化对测距精度的影响。证明在一定范围内,由回波幅度变化所造成的测距误差与由回波脉宽变化引起的测距误差,随鉴别电平的取值不同,呈现出相反的变化趋势,即最佳信号门限比的存在,并导出了相应的计算公式。通过改变接收信号强度,对不同信噪比、不同信号门限比条件下大量测距实验结果进行了分析,验证了最佳信号门限比的存在。在一定的实验条件下,最佳信号门限比的取值在1.8附近,实验结果与理论计算吻合良好。这一研究结果为不同应用条件下,激光雷达鉴别电平的合理选取提供了依据。     

基于激光测距的室内视觉引导定位系统设计

传统的室内视觉引导定位系统定位准确率低,定位效率差,为了解决上述问题是,基于激光测距设计了一种新的室内视觉引导定位系统,将硬件设计部分划分为测距管理模块、通讯模块、控制模块三个模块进行系统设计,选用i ST系列一体开环步进电机集中定位数据的距离测量操作,获取测量效果较为精准的定位数据,并按照相关的数据处理措施对数据进行操控,选择EP013X TCP/IP通讯器对定位数据与主系统进行连接,同时构造良好的关联关系,保证系统与数据间的联系,在促进系统工作的同时实现对系统工作效率提升。利用PIC12F629-I/P DIP8直插单机片处理控制模板与定位系统之间的关系,加强定位控制,并采用不同的数据管理获取更新的数据信息,确保数据的更新度,完成对系统的硬件设计。系统软件部分着重对算法的数据处理与改造,利用相关算法解析数据本质与定位状况,由此实现对系统的软件设计。实验结果表明,该系统设计在较高程度上减少了系统的资源浪费,扩展系统定位性能,提高系统定位效率与有效率,能够更好地为使用者所使用。     

基于不同伪随机码调制的半导体激光测距系统

针对半导体激光测距机无法同时满足小型化、远距离的要求,在半导体激光测距体制中,提出了视频积累和相关检测相结合的数字信号处理方法,在延时的方法下对不同伪随机序列的测距实验与m序列伪随机码进行对比。仿真结果表明,在相同的10 W峰值功率条件下,m序列既能保证测距精度,同时还具有更好的信噪比,这有助于提高半导体激光测距机的测距性能。     

激光通信测距技术发展现状及趋势研究

综述了国内外激光通信技术和激光测距技术的发展现状,指出由于空间条件等的限制,激光通信和测距的复合需求不断增加,激光通信测距一体化技术将成为未来发展趋势.在此基础上,深入分析了国外激光通信测距一体化技术研究进展,最后对激光通信测距技术的前景进行了介绍.