线性调频激光测距算法研究及DSP实现

论文摘要

随着航空航天、船舶制造等技术的飞速发展,我国对大型装备的非接触式精密测量技术提出了更高的要求。相比于传统的脉冲法和相位法激光测距技术,线性调频激光测距技术具有测距精度高且抗干扰能力强的突出优点,在精密测量领域具有广阔的应用前景。本文将对线性调频激光测距信号处理算法展开研究,并基于多核浮点DSP进行高速实现,搭建了一套能够对大尺寸非合作目标进行高精度测量的调频式激光三维形貌测量系统。本文主要研究内容和完成的工作有以下几个部分:首先,介绍线性调频激光测距的基本原理,对测距分辨率进行简要分析,重点分析了信号噪声和调频非线性误差对测距精度的影响。提出本文测距系统的整体方案,并采用光电闭环反馈电路对信号中的调频非线性误差进行补偿,有效去除了回波信号中的大部分非线性误差。其次,完成线性调频激光测距信号处理算法的设计和仿真,针对测量信号中残余的非线性误差,设计基于参考通道的频率非线性相位误差补偿方法,通过设置参考通道提取非线性相位误差对回波信号进行补偿,有效提高了系统测距精度。针对传统的希尔伯特变换提取信号相位难以实现的问题,设计了多阶级联的IIR滤波器将实信号转换为复信号,在较小的时间和空间复杂度下完成了对参考信号中非线性相位的提取。针对传统FFT频率估计精度低的问题,采用CZT频谱细化法对测量信号频谱进行细化,有效提高了系统的测距精度。最后,基于FPGA+DSP异构信号处理板卡完成对调频激光测距系统的实现,包括对测量信号的采集、传输和处理模块以及系统通信模块的实现。选用串口完成信号处理板与外部控制板卡的数据交互,采用SRIO高速串行接口完成FPGA与DSP间数据的传输,同时使用千兆以太网接口完成DSP与上位机的通信。重点对基于多核浮点DSP的测距信号处理算法进行了高速实现,设计并实现了多核并行处理框架,对代码进行多方位的优化,有效提高了数据处理速度。完成了大尺寸三维形貌测量仪的搭建工作,着重介绍系统调焦模块的设计与实现,进行了长导轨单点测距实验和三维扫描点云成像测试,2m范围内测距精度可以达到20μm,50m范围内测距精度可以达到0.5mm。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈星

导师: 唐禹,苏军海

关键词: 线性调频激光测距,非线性误差,三维形貌测量仪

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 西安电子科技大学

分类号: TN249

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001163

总页数: 96

文件大小: 3917K

下载量: 128

相关论文文献

• [1].基于分数阶傅里叶变换的线性调频连续波信号检测[J]. 科学技术与工程 2014(05)
• [2].线性调频连续波激光测距仪原理及性能分析[J]. 计测技术 2012(04)
• [3].二维线性调频Z变换用于光束质量β因子计算[J]. 中国光学 2020(05)
• [4].基于分数阶傅里叶变换的直扩通信快速线性调频干扰抑制[J]. 科学技术与工程 2014(01)
• [5].基于FPGA的线性调频雷达信号产生与数据采集的设计与实现[J]. 电子质量 2013(08)
• [6].基于线性调频技术的主动式安防雷达设计[J]. 电子技术与软件工程 2018(18)
• [7].对线性调频雷达的假目标干扰分析[J]. 舰船电子对抗 2012(05)
• [8].线性调频多载波系统抗多普勒性能[J]. 现代电子技术 2011(03)
• [9].基于幅度加权的预失真线性调频超声编码激励[J]. 电子与信息学报 2013(02)
• [10].线性调频雷达前沿复制干扰的能量效率分析与比较[J]. 电讯技术 2012(09)
• [11].分数阶傅立叶变换的线性调频干扰抑制的改进算法[J]. 西安工业大学学报 2009(05)
• [12].一种线性调频连续波探测抗欺骗式干扰方法[J]. 兵工学报 2019(04)
• [13].数字域解线性调频仿真设计及工程实现[J]. 电子世界 2014(09)
• [14].基于分数阶傅立叶变换的线性调频回波参数估计[J]. 应用声学 2012(02)
• [15].正交频分复用系统中抗线性调频干扰算法研究[J]. 电波科学学报 2011(01)
• [16].线性调频Z变换在数据处理中的应用[J]. 科技资讯 2009(10)
• [17].反辐射导弹打击海上线性调频雷达瞄准散布分析[J]. 弹箭与制导学报 2016(01)
• [18].基于解线性调频处理的步进调频信号合成方法[J]. 舰船电子对抗 2014(01)
• [19].线性调频Z变换在信号频谱分析中的应用[J]. 应用基础与工程科学学报 2009(06)
• [20].多波段线性调频傅里叶域锁模光电振荡器[J]. 应用科学学报 2020(04)
• [21].基于FRFT的线性调频多径信号分离算法[J]. 清华大学学报(自然科学版)网络.预览 2008(10)
• [22].基于周期Choi-Williams Hough变换的线性调频连续波信号参数估计算法[J]. 电子与信息学报 2015(05)
• [23].对称三角线性调频连续波雷达目标微动特征分析与提取[J]. 空军工程大学学报(自然科学版) 2015(03)
• [24].线性调频扩频技术在车辆远程控制上的应用[J]. 汽车电器 2014(08)
• [25].线性调频激励的红外热波成像检测技术[J]. 红外与激光工程 2012(06)
• [26].线性调频连续波雷达抗干扰设计[J]. 舰船电子对抗 2016(01)
• [27].低信噪比下线性调频连续波信号的参数估计[J]. 电波科学学报 2013(06)
• [28].线性调频连续波雷达信号的参数估计[J]. 信号处理 2014(07)
• [29].基于瞬时测频的多分量线性调频信号参数估计[J]. 战术导弹技术 2013(05)
• [30].α稳定分布噪声下水声线性调频信号的识别[J]. 系统工程与电子技术 2018(07)

标签：线性调频激光测距论文;  非线性误差论文;  三维形貌测量仪论文;