26564.多頻調(diào)制的相位法激光測距中若干關(guān)鍵技術(shù)研究

1、國內(nèi)圖書分類號：TH7學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文多頻調(diào)制的相位法激光測距中若干關(guān)鍵技術(shù)研究博士研究生：賈方秀導(dǎo)師：丁振良教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：儀器科學(xué)與技術(shù)所在單位：自動化測試與控制系答辯日期：2010年3月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要隨著軍事、航空航天、精密制造與測量等技術(shù)的飛速發(fā)展，在越來越多的場合需要進(jìn)行大范圍、高精度、快速、動態(tài)的距離和速度測量，這就對

2、相位法激光測距提出了新的要求。課題“相位法激光測距若干關(guān)鍵技術(shù)研究”的目的就是在現(xiàn)有相位法激光測距系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究一種快速、動態(tài)、高精度的多頻調(diào)制相位法激光測距系統(tǒng)，為解決目前相位法激光測距中存在的測量速度慢、抗干擾能力差、不能實現(xiàn)動態(tài)測量等問題提供了技術(shù)儲備，在工業(yè)生產(chǎn)、軍事以及航空等需要大尺寸測量的領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文結(jié)合相位法激光測距原理，論述了相位法激光測距在工業(yè)生產(chǎn)、精密加工制造、大尺寸物體的三維測量、飛行器空間外

3、姿態(tài)測量、空間交會對接以及小衛(wèi)星編排等領(lǐng)域中的應(yīng)用，指出在新的應(yīng)用場合和應(yīng)用要求下相位法激光測距中亟待解決的若干關(guān)鍵問題，確定了相位法激光測距系統(tǒng)的設(shè)計方案和優(yōu)化方法、信號處理方法以及雪崩光電二極管(APD)非線性誤差補(bǔ)償方法，為相位法激光測距在新領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。為了實現(xiàn)高精度、動態(tài)的距離和速度測量，本文設(shè)計了基于多DSP并行處理的發(fā)射和接收系統(tǒng)。對于多個調(diào)制頻率的激光同時發(fā)射的測距系統(tǒng)，基于并行處理思想，使用多路并行

4、AD轉(zhuǎn)換器對同時到達(dá)的參考信號和測量信號進(jìn)行采集，送至多路DSP，采用頻譜分析的方法提取參考信號和測量信號的相位差和頻率差，經(jīng)計算得到目標(biāo)的距離信息和速度信息。信號的數(shù)字化處理有效的提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和測量精度，且系統(tǒng)中實現(xiàn)了多個調(diào)制頻率的測量信號同時發(fā)射、并行接收和處理，節(jié)省了測量時間；除此之外，設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)為整個相位法激光測距系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定、高精度的測量提供了保證。為了提高返回光信號和參考信號相位差測量的精度，將全相位FFT