基于ARM的激光成像測量控制系統(tǒng)研制.pdf

1、激光成像系統(tǒng)是目前獲取被測對象三維信息最有效的手段之一，它具有方向性好、角度分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)，測量范圍大且一般不需要合作目標(biāo)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天，軍事偵察和地形測繪等眾多領(lǐng)域。基于ARM的激光成像測量控制系統(tǒng)結(jié)合了嵌入式系統(tǒng)，脈沖激光測距和振鏡掃描技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方便，能夠滿足實(shí)時高速信息提取和傳輸?shù)囊?，成為激光成像系統(tǒng)小型化設(shè)計(jì)的一個主要方向。
　　本課題以搭載嵌入式Linux操作系統(tǒng)的ARM計(jì)算機(jī)模塊為

2、核心控制器，選擇1.55μm的脈沖激光器作為激光發(fā)射源，采用脈沖測距方法，以TDC-GP22為時間間隔測量單元，并結(jié)合二維振鏡掃描技術(shù)構(gòu)建激光成像測量控制系統(tǒng)，以完成對被測對象的三維信息的獲取。
　　論文首先介紹了激光成像系統(tǒng)的基本理論體系，詳細(xì)討論了脈沖激光發(fā)射接收，激光掃描成像和高精度時間間隔測量原理，并結(jié)合實(shí)際需要和應(yīng)用環(huán)境給出了系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，確定了系統(tǒng)的整體方案。然后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，深入研究了窄脈沖激光發(fā)射，脈沖激光探

3、測，二維振鏡掃描和TDC時間間隔測量等關(guān)鍵技術(shù)，完成了相關(guān)電路的仿真和具體實(shí)現(xiàn)，并測試了窄脈沖信號發(fā)生等關(guān)鍵電路的性能指標(biāo)。最后在裁剪和移植的嵌入式Linux操作系統(tǒng)上完成了激光重頻觸發(fā)，二維振鏡掃描，程控增益控制，TDC時間間隔測量和網(wǎng)絡(luò)通信的內(nèi)核態(tài)驅(qū)動程序，在相應(yīng)用戶態(tài)應(yīng)用程序控制下實(shí)現(xiàn)了底層硬件的驅(qū)動控制。
　　在系統(tǒng)搭建完成并調(diào)試成功后，進(jìn)行了測距實(shí)驗(yàn)和成像實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)的測距誤差為6.5cm，對典型物體的成像結(jié)果