激光并行测距关键技术研究

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1、分类号UDC密级单位代码激光并行测距关键技术研究许学君10151指导教师熊木地职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工程硕士学科(专业)电子与通信工程论文完成日期2011年6月论文答辩日期2011年6月答⋯⋯坼式ResearchonKeyTechniquesofParallelLaserRangeMeasurementAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEng

2、ineeringXuXuejun(ElectronicsandCommunicationEngineering)ThesisSupervisor：ProfessorXiongMudiJune2011大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成硕士学位论文．==邀当羞复型堕差毽遮查受塞：：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开

3、发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所

4、)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。论文作者签名：许眨需导师签名：l测日期：卫J7年／月衫日中文摘要摘要激光测距具有测距精度高、抗干扰性能强、操作方便等优点，并因此而广泛应用于各技术领域。随着军事、医疗、建筑以及测距等技术的飞速发展，测量对象范围逐渐扩大，对测距仪的精度和速度要求也在不断提高，而传统激光测距均采用单光束逐点测量的方式，无法同时满足测量精度高、测速快的要求。本课题即是为解决这一问题而展开研究的。目前常用的测距方法主要

5、有脉冲式测距法和相位式测距法：前者测量速度快，但精度较低；后者尽管测量精度高，但测量速度较慢。本文设计了多路激光并行测距整体方案，采用相位式全数字鉴相方法，具有鉴相精度高、测量速度快、体积小等优点。论文就系统中几个关键技术展开研究，为后续整机系统的研制奠定基础。采用数字频率合成(DDS)技术，由数字信号处理器(DSP)控制多个DDS芯片同时输出频率相差几kHz的正弦信号并同时加载至不同的激光器，实现对多路激光并行调制发射；返回的多路测距信号由同一雪崩光电二极管进行检测，经W转换、幅值调整后送入混频器，利用混频器“移频不移相”原理

6、，对多路高频测距信号同时做降频处理，并由低通滤波器取出携带了距离信息的低频测距信号，实现并行解调；DSP控制高精度AD对解调后的并行测距信号与参考信号进行双通道同步采集，并送入DSP做鉴相处理；采用基于全相位FFT频谱分析的鉴相算法编写并行测距系统软件，有效抑制频谱泄露，并且在非倍频采样时测相仍然准确，提高了鉴相精度。论文针对影响并行测距精度的因素进行深入分析，包括混频器和滤波器的非线性引入的相位偏移、A／D转换时量化所产生的相位误差，以及当激光束照射到粗糙不平的物体表面时，因光斑分割所引起的相位误差。文中通过建立相应的仿真模型

7、得出仿真结果，并采取相应的补偿方法以减小误差，为进一步提高测距系统精度奠定基础。关键词：激光并行测距；并行调制解调；全相位频谱分析；误差分析英文摘要ABSTRACTLaserranginghasthecharacterizesofhighaccuracy,stronganti-jammingcapacityandeasyoperation，andthereforewidelyusedinvarioustechnicalfields．Withtherapiddevelopmentofthemilitary,medical，cons

8、truction，anddistancetechnology,thescopeofmeasuredobjectaregraduallyexpanding，whichaskformoreaccurateandfasterrangefinder．Thetraditi