基于最大似然法的相位式激光測距系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、測量是人類發(fā)展進(jìn)步的重要工具，自上世紀(jì)60年代美國研制出世界第一臺(tái)紅寶石激光器,激光測量技術(shù)開始迅猛發(fā)展，并被應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域。相比于一般的電磁波，激光具著良好的方向性、單色性出眾、分辨率高以及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以激光測量設(shè)備的精度及范圍都遠(yuǎn)超同類設(shè)備。激光測距儀是激光測量設(shè)備中應(yīng)用較廣泛的一種，在軍用級(jí)及民用級(jí)均有成熟的產(chǎn)品。
　　文章詳細(xì)介紹了相位式激光測距儀的硬件部分組成及軟件設(shè)計(jì)。首先在理論上對常用同頻正弦信號(hào)相位估算

2、方法進(jìn)行了分析，并通過仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了各個(gè)算法的精度，經(jīng)過比較分析，本文確定選用精度最高的最大似然算法。最大似然算法在采樣點(diǎn)數(shù)20000點(diǎn)以上以及40db高斯白噪聲背景下，有著0.002°的測量精度。能夠很好的滿足系統(tǒng)要求。
　　接著本文根據(jù)理論設(shè)計(jì)了一套為了驗(yàn)證最大似然算法測相精度及穩(wěn)定性的相位式激光測距系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用DDS技術(shù)作為信號(hào)發(fā)生源，該技術(shù)具有頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)性好的優(yōu)點(diǎn)。DDS輸出兩路正弦信號(hào)，一路信號(hào)經(jīng)過

3、激光二極管調(diào)制，并在光電探測端接收產(chǎn)生相位延遲。再利用雙通道ADC對該延遲信號(hào)和另一路未經(jīng)激光發(fā)射接收的信號(hào)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，采集到的數(shù)據(jù)被送入SRAM緩存，然后通過FPGA以及USB通信接口以數(shù)據(jù)流的形式上傳給上位機(jī)，接著在上位機(jī)上利用最大似然相位估計(jì)算法對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，求得兩路信號(hào)的相位差。
　　最后本文根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)想搭建了硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了最大似然算法應(yīng)用于相位式激光測距系統(tǒng)的可行性，其相位測量精度可