改进型相位式激光测距方法研究

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1、中图分类号UDCTN24962l硕士学位论文学校代码密级10533改进型相位式激光测距方法研究ResearchonImprovedPhase·-shiftLaserRangeFinder作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：蔡玉鑫机械工程机械电子机电工程学院廖平教授答辩委员会主席中南大学二。一三年五月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同

2、志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：日期：塑!主年』月2_El学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：蕉弘缸导师作者签名：筮弘{琵4导师日期：塑!；年上月上日改进型相位式激光测距方法研究摘要：设计了一种用于工程机械障碍物距离检测的激

3、光测距传感器。系统采用了相位式激光测距的方法，利用了双频调制、差频、快速傅里叶变换等原理。完成了激光测距的硬件检测电路和软件程序，应用了部分改进型的电路和滑动平均法，并对误差来源进行了分析。整个检测电路具有集成度高、电路简单等优点，其测距精度达到厘米量级。本文的研究内容主要包括以下几个方面：1．分析了常用的测距方法，选用相位式激光测距法作为障碍物距离检测的方法，并且根据测距原理和要求，确定了总体测量方案；2．根据相位式激光测距的功率方程和误差分析，论证了在无合作目标的情况下，测距传感器达到目标量程和精度的可行性；3．根据测量方案，设计了激光调制发射电路、激光接收电路、相

4、位差检测电路和通信电路等，分析了电路中的波形变化和关键参数，并选择合适的芯片以及电路进行实现；4．采用了基于差频、快速傅里叶变换的方法来测量发射信号和接收信号之间的相位差。编写了控制直接数字频率合成器、控制模拟开关、A／D采集、数据处理以及CAN总线通信的程序，并通过滑动求平均值的方法提高测相精度；5．对基于快速傅里叶变换的测相系统进行了测相实验。进行了测距实验，并分析了测量数据。图49幅，表7个，参考文献70篇关键词：激光测距：相位差；激光调制；差频；快速傅里叶变换分类号：TN249IIResearchonImprovedPhase—shiftLaserRangeFi

5、nderAbstract：Alaserrangesensorusedtoobstacledetectioninconstructionmachineryisdesigned．Thephase—shiftlaserrangeisappliedtothesystem，andthemethodincludesdual-frequencymodulmion，difference—frequency,FastFourierTransform(FFT)andSOon．Thehardwaredetectioncircuitandprogramoflaserrangearecomple

6、ted，andsomeimprovedcircuitsandslipaveragemethodareapplied．Besides，thecauseoferroriSdiscussed．Thewholedetectioncircuitshavetheadvantagesofhighintegrationandsimpleness．Therangingaccuracyhasreac矗edcentimetermagnitude．Theresearchincludesthesefollowingsections：1．Commonlyusedmethodsofrangearea

7、nalyzed，andthephase—shiftlaserrangeischosetodetectobstacles．Accordingtomethodandrequirementoftherangingsystem，overallmeasurementsolutionsaredetermined．2．Accordingtothepowerequationanderroranalysisofphase—shiftlaserrangingsystem，thefeasibilityofrangesensorwithoutcooperatio