基于激光测距的遥测技术研究

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1、基于激光测距的遥测技术研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：文琴指导教师：邹建副教授学位类别：工程硕士（光学工程领域）重庆大学光电工程学院二O一五年五月StudyonTelemetryTechnologyBasedonLaserRangingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByWenQinSupervisedbyAssociateProf.ZouJianSpecialty

2、:ME(OpticalengineeringField)CollegeofOptoelectronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要随着经济的发展与科技的进步，许多大型建筑应运而生。安全监测作为建筑物质量的保证，对于大型建筑的安全运行有着不可替代的作用。采用高新技术建立有效、完善的安全监测管理体系，不仅可以实时地掌握建筑的形变信息、分析形变趋势、发现存在的安全隐患，还有利于采取相应的预防措施，降低损失。因此，安全监测工作对大型建筑以及人们的安

3、全显得尤为重要。本文设计了具有可靠性好、易操作、成本低等优势的监测系统，旨在实现对被测对象位移的高精度遥测。本文基于激光测距原理确定了系统的总体方案，并对脉冲激光发射系统、回波信号接收系统以及测时仪进行了设计与分析，具体如下：①采用TTL电路完成了激光器驱动电路的设计，并完成了InGaAsAPD的接收电路以及信号整形电路的设计。通过实际电路仿真与测试，成功探测到测时仪所需的脉冲信号源。②利用专业测时芯片TDC_GP2完成了测时仪对的研究，系统包括芯片TDC_GP2、MSP430单片机和LABVIEW上位机。单片机为TDC_GP2芯片

4、写入控制字，SPI串口完成单片机与TDC_GP2之间的通信，R232串口完成上位机与单片机之间的通信。同时，本文基于LABVIEW提出了一种对数据处理的筛选平均法，并基本实现了自动化测量、数据处理等工作。最后，利用FPGA验证了测时仪的精度，实验表明：通过筛选平均法的引入，测时仪的精度可提高至5ps以内，相当于1mm以内的测距精度。③本文通过光纤搭建了激光测距系统，进行了实际模拟测试，并取得了一定的实验效果。在整个系统的设计完成之际，对本系统进行了分析与总结，并指出了系统的不足以及需改进的地方。通过本文的研究，提出了一种基于激光测距

5、的高精度、实用化的遥测系统，为大型建筑安防监管体系的建设打下了基础。关键词：脉冲式激光测距，遥测，精度，LABVIEW，TDC_GP2I英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofeconomyandtheprogressofscienceandtechnology,manylargebuildingsariseatthehistoricmoment.Safetymonitoringastheguaranteeofbuildingqualityhasanirreplaceableroleinthesafeoper

6、ationoflargebuildings.Highandnewtechnologyisadoptedtoestablishtheeffectiveandperfectsafetymonitoringmanagementsystem,forgraspingthedeformationinformationoflargebuildingsreal-timely,analysisofdeformationtrendandfindingthesafehiddentroublestotakeearlymeasurestopreventand

7、reducethefinancialloss.Therefore，thesafetymonitoringworkisparticularlyimportantforlargeconstructionandpeople'ssafety.Thispaperistoprovidealaserrangingbasedgoodreliability,easyoperation,lowcostofmonitoringsystemtorealizethetelemetryofobjectdisplacement.Basedonlaserrangi

8、ngprinciple,thispaperdeterminetheoverallschemeofthesystem,mainlyincludingthreepartsdesignssuchaspulselaseremissionsys