基于欠采样的激光测距数字鉴相方法研究

《基于欠采样的激光测距数字鉴相方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、圆密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文2013年5月ByWangXinyaoADissertation／ThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofScienceAcademyofOpto—Electronics，ChineseAcademyofSciences05，2013II关于学位论文使用权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个

2、人，未经著作权人授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院光电研究院有关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院光电研究院有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；中国科学院光电研究院可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：皇，莎近翩签名※绑半日期：关于学位论文原创性声明e．调

3、本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明

4、引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：妻选翩签名以砀舛⋯M上7摘要基于欠采样的激光测距数字鉴相方法研究相位式激光测距技术作为非接触主动测量方法在遥感测绘、精密测量等领域广泛应用。在调研国内外研究成果和分析实验室已有激光测距系统方案基础上，本文得出高速、高精度、数字化测量系统的发展需求，提出了欠采样全数字化相位式激光测距的系统方案。为了保证欠采样全数字化相位式激光测距系统的鉴相精度，本文围绕系统的数字鉴相方法和FIR滤波器设计这两项关键技术展开了讨论。首先，针对欠采样系统的数字鉴

5、相方法，本文介绍了传统的欠采样数字同步解调法，并提出了一种新的欠采样谱分析法。为了分析两种方法的性能，从理论分析和仿真两个角度出发分析了白噪声、频率偏移和谐波对两种方法鉴相性能的影响。结果表明欠采样谱分析法在抵抗各种干扰方面具有更高好的性能，在噪声干扰下的鉴相精度可以达到Cramer-Rao下限。其次，为通过FIR滤波器减低噪声对欠采样系统鉴相精度的影响，本文从时域、频域和数学逼近三个角度详细讨论并仿真了滤波器设计的各种方法。将各种方法所设计的滤波器加入到欠采样数字同步解调鉴相系统中，得到鉴相精度的仿真对比结果，为具体系统中实现滤波器的选择提供了理论依据。最后，本文详细介绍了系统的硬件

6、实现方案。为验证系统的鉴相精度和分辨力，设计了信噪比等实验，采集测试数据并进行了统计分析。实验数据表明，在各个信噪比下测量系统得到的鉴相精度，与之前采用混频后全相位数字鉴相方法的实验结果接近。在各相位差下测量系统的鉴相标准差都在0．04。到0．06。之间，测量速率3．2MHz，实现了低采样速率下全数字化测量系统的指标要求。关键词：相位差测量，欠采样，数字同步解训，谱分析鉴相，FIR滤波器ABSTRACTRESEARCHONDIGITALPHASE．SHIFTMEASURINGMETHODSBASED0NSUB．SAMPLINGINLASERRANGEFINDERABSTRACTXiny

7、aoWangDirectedbyKeshuZhangPhase-shiftlaserrangingtechnologyhasbeenwidelyusedinremotesensingmapping，precisionmeasurementandmanyotherfieldsasanon—contactmeasurementmethod．Aftercarefullystudyingofimportantdomesticandinternationalresearchesandexistinglaserrangingsystemsolutioninourlaboratory,it’Sfou

8、ndthattheexistingsystemneedtobeimprovedtoasmartsystemandbreakthelimitcausedbyNyquist-samplingandanalogdevices．Thisdissertationdiscusseshowtoensurehigh-speedandhigh·-precisionmeasurementofphase—-shiftlaserrangingsystemundersu