激光測距論文開題報(bào)告

1、 答辯人： 李 陽 專 業(yè)：通信11-4 學(xué)號(hào)： 11101060427 指導(dǎo)教師：牛長流激光測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 論文開題答辯選題目的及意義國內(nèi)外研究現(xiàn)狀研 究 內(nèi) 容測 量 原 理1234參 考 資 料進(jìn) 度 安 排56激光測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)選題背景 在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中，隨著我國科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，對距離量的測量要求愈來愈高。為了追求測量范圍高和測量精度高的結(jié)合，人們不停的研究新的測量方法。20世紀(jì)激光技術(shù)作為最重要的發(fā)明之一與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)齊名。三十多年來，以激光器為基礎(chǔ)的激光技術(shù)在我國迅速發(fā)展，導(dǎo)致了光學(xué)及其應(yīng)用技術(shù)的巨大革命。意義 在軍事領(lǐng)域，隨著低截獲概率雷達(dá)在戰(zhàn)場上應(yīng)用優(yōu)

2、勢日益明顯 ，對低截獲雷達(dá)的研究也日益廣泛，雷達(dá)對目標(biāo)的探測能力主要表現(xiàn)在雷達(dá)威力上由其發(fā)射的平均功率決定，連續(xù)波雷達(dá)的發(fā)射功率電平就比同樣平均功率的脈沖雷達(dá)的峰值功率低，因此，同樣戰(zhàn)場環(huán)境下，連續(xù)波雷達(dá)被偵察到的概率就遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于脈沖雷達(dá)，可以大大提高戰(zhàn)場生存能力。建筑業(yè)應(yīng)用軟件 國外現(xiàn)狀 自1961年美國休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺(tái)激光測距機(jī)之后，激光測距技術(shù)發(fā)展迅速，在戰(zhàn)場上廣泛應(yīng)用，對軍隊(duì)的作戰(zhàn)和訓(xùn)練產(chǎn)生了革命性的影響。研究最早的是芬蘭奧魯大學(xué)電器工程系和芬蘭技術(shù)研究中心，研究內(nèi)容從各分系統(tǒng)到整機(jī)及其應(yīng)用，并且與美國、俄羅斯幾家著名公司聯(lián)合開展了應(yīng)用研究，其產(chǎn)品涉及工業(yè)、航天、海洋及機(jī)

3、器人視覺等許多方面。美國有許多家著名公司開展了這方面的研究，Schwartz EleetroOptics公司為美國國家數(shù)據(jù)中心研制了激光海浪測量裝置，用于無人看守的海浪測量站為美國聯(lián)邦政府高速公路管理局研制了激光自動(dòng)探測系統(tǒng)，用于車輛速度和高度的測量，提高了交通效率還為軍方研制了直升機(jī)防撞告警裝置，等等 國內(nèi)樣機(jī)的研究始于20世紀(jì)80年代，是在固體、氣體激光測距機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。目前，基礎(chǔ)技術(shù)已具備，主要是解決工程應(yīng)用問題，開發(fā)各種應(yīng)用產(chǎn)品，航天科工集團(tuán)八三五八所研制出200m測程的測距儀，精度05m，重復(fù)頻率100k；中科院上海光機(jī)所研制出便攜式激光測距機(jī)，對漫反射水泥墻的測距達(dá)100m

4、，采用300MHz技術(shù)方式，測距精度05m，重復(fù)率lkHz；中國計(jì)量學(xué)院信息工程系光電子所與國外合作開發(fā)了低價(jià)、便攜半導(dǎo)體激光測距機(jī)，作用距離lkm，精度士1m，采用4M晶振，線性時(shí)間放大技術(shù)。常州萊塞公司研制了作用距離200m測距精度O5的半導(dǎo)體激光測距機(jī)，等等國國內(nèi)內(nèi)研研究究現(xiàn)現(xiàn)狀狀激光測距的種類介紹：1.脈沖測距法：目前，脈沖激光測距獲得了廣泛的應(yīng)用，如地形測量、導(dǎo)彈運(yùn)行軌道跟蹤以及人造衛(wèi)星、地球到月球距離的測量等。脈沖激光測距利用激光脈沖持續(xù)時(shí)間極短，能量在時(shí)間上相對集中，瞬時(shí)功率很大(可達(dá)兆瓦)的特點(diǎn)，在有合作目標(biāo)的情況下，脈沖激光測距可以達(dá)到極遠(yuǎn)的測程。其基本原理是：在測距點(diǎn)向被測

5、目標(biāo)發(fā)射一束短而強(qiáng)的激光脈沖，光脈沖發(fā)射到目標(biāo)上后其中一小部分激光反射到測距點(diǎn)被光功能接收器所接收。2.相位測距法相位法激光測距是用連續(xù)調(diào)制的激光光束照射被測目標(biāo)，通過測量光束往返中產(chǎn)生的相位變化，換算出被測目標(biāo)的距離，這種相位式激光測距法相對誤差僅有百萬分之一，在幾千米的距離上誤差只有幾毫米。3.調(diào)頻連續(xù)波激光測距主要是通過發(fā)射一頻率連續(xù)可調(diào)的激光，測量接收到激光的頻率來推算距離。所發(fā)射的激光調(diào)制頻率為時(shí)間的函數(shù)，這樣通過測量回波激光調(diào)制頻率和當(dāng)前發(fā)射激光調(diào)制頻率即可得到激光飛行時(shí)間，進(jìn)而得到目標(biāo)物距離。實(shí)物圖 原理圖Chirp信號(hào)是一種非平穩(wěn)的正弦波信號(hào)如圖3 (a)所示，該信號(hào)在時(shí)頻坐標(biāo)

6、中呈現(xiàn)鋸齒形的特點(diǎn)，即信號(hào)的頻率隨時(shí)間線性增加至最大值，然后又回到初始頻率，繼續(xù)隨時(shí)間線性增加。如圖3 (b)所示為該信號(hào)的時(shí)域波形示意圖。圖3.鋸齒形線性調(diào)頻信號(hào)測量原理： LFMCW激光測距儀依據(jù)回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的差頻，對靜止目標(biāo)進(jìn)行距離的測量，如圖4所示，實(shí)線為發(fā)射信號(hào)的時(shí)頻曲線，虛線為經(jīng)理想目標(biāo)反射的回波信號(hào)的時(shí)頻曲線，因激光的傳輸需要一定的時(shí)間，使得發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)之間存在一定的頻率差值。線性調(diào)頻信號(hào)的初始頻率為f0，掃頻帶寬為B，掃頻周期為T，信號(hào)往返于目標(biāo)與測距儀所需的時(shí)間為。線性調(diào)頻發(fā)射信號(hào)的表達(dá)式為：S1（t）= A0cos(2f0t +kt2 + 0 ),0tT (1)

7、式中：A0為發(fā)射信號(hào)的幅度；k=B/T為掃頻斜率；0為初始相位。發(fā)射信號(hào)的瞬時(shí)頻率表達(dá)式為： 對于距離為R的目標(biāo)，相對發(fā)射信號(hào)，回波信號(hào)的時(shí)延為 式中，C為光速?；夭ㄐ盘?hào)的表達(dá)式為：其中， 為衰減系數(shù)。因此，回波的瞬時(shí)頻率為：發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)混頻后，經(jīng)過低通濾波器得到的中頻信號(hào)在 tT的表達(dá)式為：故中頻信號(hào)為一正弦信號(hào)，其頻率為：將k=B/T與（3）式代入（7）式中得到目標(biāo)的距離表達(dá)式為：1 調(diào)頻波探測性能分析程受浩，王彥平，劉華，徐德華 (北京 理工大學(xué)，北京100081) 2 線性調(diào)頻連續(xù)波激光測距儀原理及性能分析,陳峰，張曉永， 尚生華(總裝備部武漢軍事代表局駐焦作地區(qū)軍事代表室，河南

8、焦作454001)3 線性調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)測量方法研究,曾朝陽、張曉永、賈鑫 ( 1 裝備指揮技術(shù)學(xué)院光電裝備系, 北京101416; 2 武漢軍事代表局駐焦作地區(qū)代表室, 河南焦作454001)4 線性調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)探測原理分析，張曉永，陳峰，李曉慶 ( 總裝備部武漢軍事代表局駐焦作地區(qū)軍事代表室， 河南焦作454001)5 線性調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)信號(hào)處理研究，張海洋, 趙長明, 楊蘇輝, 符銘鑠6 Palorvi P，Ruotsalainen T， Kostamovara J. A new approach to avoid walk error in pulsed laser ra

9、nge findingJ .IEEE. In-term. Sympos. On Circu and System Pro，1999(1):258-261.7 M L Simposon, M J Paulus. Discriminator design considerations for time-interval measurement Circmts in collider detector sys-terns J. IEEE Trans. Nuel. Sci，1998,45(1) :98一104.主主要要參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn)進(jìn)度安排第12周：收集參考資料、翻譯外文資料第34周：撰寫開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯第5周：查閱、翻譯外文資料第6周：學(xué)習(xí)protel等軟件第78周：C語言及其它硬件語言方面參考資料的學(xué)習(xí)和整理第913周：軟、硬件設(shè)計(jì)及激光發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)和仿真第14周：整理設(shè)計(jì)資料第15周：