一、相位法激光测距的实现（论文文献综述）
刘威[1]（2021）在《铁路沿线激光雪深计研究与设计》文中研究表明铁路是国民经济的大动脉,保障铁路运输安全对于国民经济和社会发展具有重大的战略意义。铁路沿线的强降雪会严重影响铁路的安全运行,危及人们的生命财产安全。铁路部门需要精准实时地监测铁路沿线的降雪强度,消除潜在的雪灾隐患,保证列车的安全运行。人工测量降雪实时性差,随机误差大,且费时费力,不符合降雪自动化观测的发展趋势,而现有的自动雪深仪由于受铁路沿线振动、强电磁干扰等复杂环境的影响,测量误差大,不适用于铁路沿线降雪观测。为了克服上述降雪测量方式的不足,本文采用相位法测距原理研发了一款适用于铁路沿线的激光雪深计,能够精准实时地监测铁路沿线的积雪深度,具有体积小、重量轻、便于安装等优势,即使在极寒天气中也可以稳定运行。硬件设计上选用STM32F407芯片作为主控制器,搭建了电源电路、激光调制发射电路、激光接收信号处理电路、倾角测量电路、加热电路和通讯电路。软件设计上选择Keil u Vision5作为程序编写环境,开发语言是C语言,融合了相位差测量软件、倾角测量软件、加热驱动软件、通讯软件等模块。在Visual Studio 2012环境下,使用C#语言开发了上位机软件,用于实时接收、显示和保存雪深数据。考虑到铁路沿线复杂环境会对激光雪深计产生侵蚀和干扰,对设计完成的激光雪深计进行了电路板测试、性能测试、高低温测试和电磁兼容性测试,各项测试结果表明,该款激光雪深计可以满足铁路沿线降雪观测的需求。
刘硕[2]（2021）在《基于马赫-泽德光纤干涉仪的高精度测距系统设计》文中提出FMCW激光测距技术具有非接触测量、不依赖合作目标等优点,是获取大尺度三维物体形状信息的重要的方法之一,已经逐渐成为当前测量领域的主要研究内容。DFB激光器可实现电流调谐,具有扫频速度快、封装尺寸小、价格低廉等优点,已逐渐成为FMCW激光测距的首选光源。但因其在线性注入驱动电流时会存在调频非线性的缺点,将导致激光器输出信号频谱展宽,最终影响整个测距系统的测距精度以及测量分辨率。本文针对以上问题设计了基于马赫-泽德光纤干涉仪的高精度测距系统。该系统由半导体（DFB）激光器调频非线性校正子系统和调频连续波（FMCW）高精度测距子系统两部分组成。文中首先分析了FMCW高精度测距系统的测量原理以及三角波调频对测距系统抑制振动的影响,并探讨了DFB激光器频率调制非线性对测距精度的影响。对校正调频非线性的方法进行研究,设计了开环校正算法和基于光纤的非线性校正系统。开环校正算法主要实现系统中所用激光器的初始驱动电流波形的确定;基于光纤的非线性校正系统实现对标准信号的跟踪以及相位锁定,进而完成DFB激光器调频非线性的校正。最后,将完成非线性校正的DFB激光信号应用到FMCW高精度测距子系统中进行高精度测距实验。文中对比了测距系统在校正前后的测量结果,证明了DFB激光器在锁定状态下测距系统具有较高的测量精度。对多个目标距离进行重复性测量,得到了在目前的实验条件下,该系统在测量距离于2m以内具有较高的测量精度和较好的重复性。
吴江[3]（2020）在《激光雷达高精度多时复用测距技术研究》文中研究表明激光雷达是以激光作为信息载体进行探测目标相关特征量的雷达系统。激光雷达工作时发射激光,激光经目标反射后形成回波。探测器接收回波信号并处理,获得探测信息,对待测目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达的发展十分迅速,不仅在军事探测,环境测量等方面有较多的使用,在民用市场上也得到了广泛应用,现在己经成为智能机器人、无人驾驶等领域研究重点。目前市场上已有的激光雷达测距系统普遍存在测量精度较低的问题。因而,设计一款小型轻便的高精度激光测距系统具有重要的工程应用价值。本文拟通过对多时复用激光测距原理的研究,研制电路结构简单的高精度多线激光测距装置,为多线激光雷达研制提供技术支撑。本文首先全面分析了国内外激光测距系统的发展现状,比较了相位法激光测距和脉冲法激光测距的优缺点。在此基础上提出了激光测距系统总体设计方案。其次,完成了脉冲激光测距系统硬件电路的设计。测距硬件电路主要包括激光发射系统、激光接收系统、时刻鉴别系统及时间间隔测量系统。其中,以半导体激光二极管为基础设计了窄脉冲激光发射系统,实现了大功率、频率可调的脉冲激光输出。采用硅基雪崩二极管（APD）设计了激光接收系统,选取高速运放AD8009对APD产生的光电流信号进行放大,并对放大电路进行了仿真分析。设计了基于TMS320F28335的发射接收控制系统,通过多路选择开关实现了对16路回波信号的分时控制。通过对比分析,搭建了恒比例时刻鉴别电路,采用时间测量芯片TDC-GP2实现16路激光测距的单路复用时间测量,从而简化了整体电路。通过C语言编程软件完成数据读取、TDC-GP2管控等相关操作,实现了测距信号的采集与显示。最后,搭建测距实验平台,完成了测距系统的精度测试并对系统测量误差进行了校准。实验结果表明本文设计的激光测距系统测程在100m时精度为0.2m,实现了激光测距系统高精度的设计要求。
王国辉[4]（2020）在《基于FPGA高精度TDC的激光测距系统研究》文中研究指明激光测距技术是随着时代进步而发展的一种精密测量技术,因其具有工作距离远、抗干扰能力强而广泛应用于军事、民用、航空航天等领域。本文针对激光测距系统测量精度的影响因素作了全面分析,包括系统探测效率不高、结构复杂以及时间间隔测量精度不高等问题,从而提高测距系统测距精度、简化系统电路结构并且改善系统稳定性。论文在分析了解了几种常用的激光测距方式及相应的优缺点后,选择简易的脉冲法,根据激光测距过程设计了系统总体结构并利用FPGA控制模块完成对系统内部各工作单元的协调控制。根据测距系统的性能要求分别制定了激光发射单元、激光接收单元以及FPGA时序控制模块的具体设计方案。本文首先分析了脉冲测距系统功率,选用波长1064nm的调Q激光器并设计其驱动电路。其次,针对激光测距系统在动态范围内测量时,工作在线性模式的光电探测器探测效率不高、响应度低以及外围控制电路复杂的缺陷,利用工作于盖革模式下高灵敏度的多像素光子计数器（Multi-Pixel Photon Counter,MPPC）作为探测器进行回波光子信号累加输出实现光电转换。根据MPPC的工作特性设计信号放大电路、时刻鉴别电路与脉冲整形电路,实现了非合作目标的光子级激光接收单元的设计。针对时间数字转换器（Time-to-Digital Converter,TDC）测量分辨率低、并行测量通道少的缺点,本文结合系统应用需求,基于FPGA平台设计了高精度时间间隔测量方案。深入研究多种常用时间间隔测量方法后,采用严格延迟链的测量方法完成对激光飞行时间的精确测量,实现TDC模块的集成化设计,减小了电路系统复杂度及功耗。本文提出的TDC设计方案可以实现16通道的高精度计时,并且灵活性高,可以根据测距系统的性能需求,扩展其动态测量范围,从而增加激光测距系统的工作距离。搭建激光测距实验平台,采用高速示波器对系统内部的发射单元与接收单元电路进行测试,并在不同工作距离下完成系统的整体测试。理论分析与实验结果表明,该测距系统具备16通道并行测量能力,实现不同距离目标探测同时测距精度优于±30cm,论证了本文所设计的系统可以达到预期效果。
郑磊珏[5]（2020）在《基于相位法测距的压缩感知三维成像系统研究》文中指出无扫描式激光三维成像技术是目前获取三维信息的一种新型技术,具有测量范围大、成像精度高和三维成像速度快等优点,被广泛应用于各种三维测量场景中,但是无扫描激光三维成像也有成像分辨率低和数据处理量大等问题。直到压缩感知理论的出现,为无扫描三维成像技术提供了一种新的三维成像思路——压缩感知三维成像。压缩感知技术一方面能够大幅减少测量次数,从而提高测量效率;另一方面,只需采用单像素探测器对光信号进行探测,相对面阵探测器,探测信号信噪比更高。本文对基于相位法测距的压缩感知三维成像系统开展了研究,在基于压缩感知的单像素相机基础上,结合激光相位法测距技术,实现压缩感知三维成像。首先,本文介绍了压缩感知理论的原理,包括信号的稀疏表示、测量矩阵和重构算法三部分。然后阐述了基于相位法测距的压缩感知三维成像的基本原理和总体方案,并建立了系统的数学模型。其次,根据该数学模型,在Matlab软件中对基于相位法测距的压缩感知三维成像系统进行了数值仿真。通过仿真实验,比较分析了相位法测距中的不同鉴相方法和压缩感知参数对成像结果的影响,优选了同步解调法、快速傅里叶稀疏变换基、局部哈达玛矩阵和最小全变分等作为实验参数。最后,对压缩感知三维成像系统中的关键器件（探测器、数字微镜器件等）进行选型,设计并搭建了基于相位法测距的压缩感知三维成像系统实验平台。完成了采样率和目标形状对成像效果的比较实验,实验结果验证了压缩感知三维成像原理的可行性和系统的有效性。
张洪祥[6]（2020）在《调频连续波激光雷达的距离—速度解耦合技术研究》文中指出激光雷达将雷达探测信号从微波波段扩展到光学波段,具有空间分辨率高、抗电磁干扰能力强、可实现三维成像等优点。调频连续波激光雷达作为激光雷达的一种,将雷达中的调频测距技术与先进的激光技术相结合,最终实现目标探测。与其他体制的激光雷达相比,调频连续波激光雷达在距离分辨率、测量精度、多维信息探测等方面具有明显优势。然而在调频连续波激光雷达中,由于采用相干探测技术,反射光信号的多普勒频移会导致探测信号中的距离与速度信息发生耦合,影响激光雷达探测性能。因此,必须解决光学回波信号中的距离-速度耦合问题,才能使调频连续波激光雷达同时具有测距和测速功能。本文主要针对这一问题,开展了调频连续波激光雷达中的距离-速度解耦技术研究,分别利用双边带调制技术和相位分集相干接收技术,分离激光雷达回波信号中的光学多普勒频移,最终实现了距离-速度信息的解耦合。具体研究内容如下:1.阐述了调频连续波激光雷达的测量原理。理论分析了测量过程中的距离-速度耦合问题和信号混叠问题,并对目前常用的距离-速度解耦技术中存在的问题进行了原理性理论分析。2.提出了一种基于双边带调制的激光雷达测距测速系统方案,利用双边带调制具有相反的频率啁啾的特性,实现距离-速度解耦合的实时测量。理论分析了光学双边带调制实现距离-速度解耦合的原理。构建了实验系统,分别采用马赫-曾德尔调制器和双平行马赫-曾德尔调制器生成所需的光学双边带频率调制连续波信号,实现了距离-速度解耦合的实时测距测速。使用8-18 GHz锯齿调频连续波信号,实现距离和速度的相对测量误差分别小于1.2%和4%。实验中还证明该方案的测速功能可以消除线性调频信号的非线性。3.提出了一种基于相位分集相干接收的激光雷达测距测速系统方案,利用相干接收同时获取激光雷达回波信号的幅值和相位信息,由于距离信息包含于幅值之中,而多普勒频移包含于相位之中,从而实现距离和速度信息的解耦。该方法有效分离了光学多普勒频移的影响,解决了传统调频连续波激光雷达中的信号混叠问题。此外,该方法还可应用于长距离激光测距,消除光学相位抖动的影响。理论分析了利用相位分集接收技术实现距离-速度解耦、解决信号混叠问题的原理。构建了实验系统,实现了对距离为10.34 m,速度分别为1.50、3.11、4.84和6.26 m/s的目标,以及速度为3.80 m/s,距离分别为4.49、8.69、12.83和16.97m的目标的距离-速度解耦测量。
王子剑[7]（2019）在《基于相位法的激光测距系统研究》文中研究指明在动车组内饰覆盖件装配过程中,通常采用传统的试配和研装方法完成,很多装配场合全凭工人的经验进行装配,有的部位需要很多次试配才能完成,效率低下,时间成本高,无法适应产品的现代化生产要求。本文设计一种装配过程中提高装配效率的激光测距系统,在操作实施过程中对动车组各个车厢内饰的中顶板、侧顶板和侧墙板的长度以及安装后的距离进行实时测量,并在此过程中实现测量数据与设计数据的比对,减少装配过程中的试配次数,甚至消除试配和研装的次数,减少人工参与度,有效提高动车组内饰覆盖件的装配效率。尽最大可能减小对内饰的造型和外观的影响,提高装配密封性能、使用性能,提高乘坐的舒适性和整车的使用寿命。在研究数字化装配的过程中,考虑企业在实施人工装配过程中的自动化需求,系统一方面检测已经安装的中顶板、侧顶板和侧墙板长度以及尚未安装的距离,能够实时计算整个车厢客室内饰覆盖件是否均匀排布,进行适时调整;另一方面,将检测到的数据与系统中留存的设计数据比较,及时查找到目前装配的偏差之处,适时修正。论文的主要研究内容安排如下:（1）依据已有的激光测距理论成果,提出了三点式激光测距,并设计了一套应用在高铁内饰件装配过程中的基于相位法的激光测距系统。采用无线传输的方式,实现数据的发送与接收。（2）分析系统的需求,制定了测距系统的总体方案。从工作原理、组成器件、器件工作流程和电路设计等方面对系统硬件进行了理论研究和设计。并制作成实物。应用C语言对所用单片机进行编程控制。在上位机用VB语言开发了高铁内饰件装配自动测距系统软件,进行数据的处理和实时显示,可以保存数据以备后期与原厂数据做对比。（3）对设计电路进行功能仿真,利用基于贝叶斯风险的卡尔曼滤波算法,对三个数据采集终端测得的直接数据进行滤波处理并结合仿真,修正算法参数,得到较优的算法参数,以提高测试系统的准确性。（4）完成实验验证。通过三个数据采集终端,对三台激光传感器的安装误差进行标定,降低测量误差。对动车组1号车厢侧顶板长度累计误差进行检测,检测结果对装配过程起到了较好的指导作用。本论文研究方法可以应用于动车组中顶板、侧顶板和侧墙板装配过程中的距离测量。本文的研究意义在于提高距离检测的自动化程度及检测精度,并将检测系统用于工业生产中,以提高装配速度,减少时间成本和劳动力成本。
贾延东[8]（2019）在《基于等效脉冲计数法的激光测距系统研究》文中研究说明激光测距技术是一种典型的高精度非接触式测量技术,具有探测距离远、指向精准、抗干扰能力强的优点,在航空航天、军事和环境探测等领域得到了广泛的应用。随着科技的发展,激光测距技术逐渐推广到卫星对接、飞机测绘和导弹制导等对系统体积、功率、测量速度与精度等指标有较高要求的应用场景。如何在同等激光强度与系统体积下,提升激光测距系统的探测效率、测量速度与精度等指标成为激光测距领域的重点研究方向。本文针对激光测距系统中线性光电检测器探测效率低、响应速度慢的问题,提出了一种基于多像素光子计数器（Multi-Pixel Photon Counter,MPPC）的激光接收单元设计方法。根据MPPC的内部结构与工作特性设计了信号放大、时刻鉴别和脉冲整形电路,并通过Multisim验证了电路性能,最终完成激光接收单元的设计与实现。相对于线性光电检测器,本设计在同等激光强度下具有更高的探测效率,更快的测量速度。针对时间-数字转换器（Time-to-Digital Converter,TDC）设计方法中存在资源占用率高、并行测量通道数少的问题,本文提出了一种基于等效脉冲计数法的TDC单元设计方法。根据等效脉冲计数法的工作原理,使用FPGA搭建MMCM模块、精密时间测量阵列和数据传输模块,并通过Modelsim验证了模块的功能,最终完成基于FPGA的高精度TDC单元设计与实现。本文提出的TDC单元设计方法可以实现16通道高精度计时,并且具有节约设计资源和高稳定性的优点。本文通过实验验证了激光测距系统的主要功能指标,结果表明激光测距系统具有16通道高精度并行测量能力,理论测量距离为20cm-3km,校准后测距精度优于20cm,单次测量结果标准差低于0.6LSB,重复测量频率可达2000Hz。
王志玄[9]（2019）在《激光雷达发射与接收模块的研究》文中进行了进一步梳理激光雷达LiDAR（Light Laser Detection and Ranging）,是以激光作为信息载体进行探测目标相关特征量的雷达系统。激光雷达工作时发射激光,激光经目标反射后形成回波。探测器接收回波信号并处理,获得探测信息,对待测目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达系统由三个主要部分组成,分别是激光发射机、光学接收机和信息处理系统。激光雷达的发展十分迅速,不仅在军事探测,环境测量等方面有较多的使用,在民用市场上也得到了广泛应用,现在已经成为智能机器人、无人驾驶等领域研究重点。目前市场上已经有多种激光雷达,它们的价格、性能、测量对象等都有一定的区别,根据激光雷达的测量方式不同,其发射模块与接收模块也有不同的性能要求。本文对激光雷达的发射模块与接收模块进行研究,利用激光器和CMOS相机搭建激光雷达模型系统,并进行测量和误差分析。本文主要研究工作如下。1设计制作650nm半导体激光器驱动电路,编写CMOS相机图像处理代码,设计三角法测距的程序,搭建一套激光雷达系统。2对自制的激光雷达系统进行标定,分析该系统的测距范围和空间分辨率,以及光斑形状和实际距离对测量结果的影响。3利用自制激光雷达进行测距实验,研究环境因素、激光器输出光强、光斑直径、目标物表面粗糙度、颜色及表面曲率和物体表面倾斜度等对测量结果的影响。图49幅,表9个,参考文献30篇。
陈皇冠[10]（2019）在《相位式激光测距系统的研究》文中研究表明相位式激光测距系统是一种典型的非接触式测量方法,运用激光的高亮度和良好的方向性等优点,并结合高灵敏度的光电探测器来实现高精度的距离测量。由相位式激光测距的原理可知,调制频率的大小和相位鉴别的精度是直接决定相位式激光测距系统的精度重要因素,因此提高调制信号的频率和相位鉴别的精度是本论文至关重要的环节。本论文首先介绍了近年来国内外相位式激光测距系统的概况,总结比较了各自的优点和相关的参数,阐明了激光测距系统的研究意义和应用前景。结合激光测距系统的基本原理,将多种不同方式的激光测距系统进行了详细地介绍、分析和对比,同时也分析和对比了多种不同方式的相位鉴别方法,为后文中需要采用的相位式激光测距系统的设计方案提供了良好的理论支持。接下来,对本相位式激光测距系统进行了整体系统结构的分析和介绍,提出了一种较为新颖的调制方式即采用FPGA编写的I2C时序协议来对Si5351芯片内部的时钟发生器进行配置并输出两个已经调制的信号,该两个信号的调制频率分别为2.5MHz和150MHz,与DDS的方式来产生的调制信号相比较,该直接调制信号的方式简单方便,灵活度高且体积小功耗低便于将整体系统的集成化。再根据本系统结构流程的顺序,依次对各个模块的设计原理和工作方式,对其进行硬件电路的详细设计;本系统采用的是谱分析的方式来鉴别相位差,并根据谱分析法鉴别相位的方式对本相位式激光测距系统进行算法的剖析和程序的编写。最后,对本系统的稳定性和测距精度进行试验即在不同时间间隔的情况下,分别对该系统反复进行单次测量和连续测量,实验结果表明该相位式激光测距系统在0-40m内的测量误差为±5mm,均方差为3mm。
二、相位法激光测距的实现（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、相位法激光测距的实现（论文提纲范文）
（1）铁路沿线激光雪深计研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 课题来源及研究目标 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.4 本文写作组织与架构 |
| 第二章 激光雪深计测雪深原理 |
| 2.1 积雪深度测量原理 |
| 2.2 激光测雪深技术分类 |
| 2.2.1 脉冲法 |
| 2.2.2 相位法 |
| 2.2.3 干涉法 |
| 2.2.4 三角测量法 |
| 2.3 相位法激光测距原理 |
| 2.4 差频测相 |
| 2.5 相位测量技术 |
| 2.5.1 基于异或门的测量方法 |
| 2.5.2 基于FFT的测量方法 |
| 2.6 技术路线 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 激光雪深计硬件设计 |
| 3.1 硬件系统整体架构设计 |
| 3.2 主控电路的设计 |
| 3.3 电源电路设计 |
| 3.3.1 24V转10V稳压电路设计 |
| 3.3.2 24V转±5V电源电路设计 |
| 3.3.3 5V转3.3V电源电路设计 |
| 3.4 相位法测距总体方案 |
| 3.5 激光调制发射电路设计 |
| 3.5.1 激光二极管 |
| 3.5.2 调制信号发生电路 |
| 3.5.3 信号叠加电路 |
| 3.6 激光接收信号处理电路设计 |
| 3.6.1 光电放大电路设计 |
| 3.6.2 滤波电路设计 |
| 3.6.3 频率综合电路设计 |
| 3.6.4 混频电路设计 |
| 3.7 数字测相电路 |
| 3.7.1 比较电路 |
| 3.7.2 相位测量 |
| 3.8 倾角测量电路设计 |
| 3.9 加热电路设计 |
| 3.10 通讯电路设计 |
| 3.11 系统外壳设计 |
| 3.12 可靠性设计 |
| 3.13 本章小结 |
| 第四章 激光雪深计软件设计 |
| 4.1 软件开发环境介绍 |
| 4.2 系统软件整体架构设计 |
| 4.3 相位差测量软件设计 |
| 4.4 倾角测量软件设计 |
| 4.5 加热电路驱动软件设计 |
| 4.6 通讯模块软件设计 |
| 4.7 系统上位机设计 |
| 4.8 数据质量控制 |
| 4.8.1 雪深采样值数据质量控制 |
| 4.8.2 雪深分钟值数据质量控制 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 激光雪深计调试以及测试分析 |
| 5.1 电路板调试 |
| 5.1.1 PCB板测试 |
| 5.1.2 电路板信号测试 |
| 5.2 性能测试 |
| 5.2.1 稳定性测试 |
| 5.2.2 室内精度测试 |
| 5.2.3 室外精度测试 |
| 5.2.4 降雪强度测试 |
| 5.3 高低温测试 |
| 5.4 电磁兼容性测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 附录 |
（2）基于马赫-泽德光纤干涉仪的高精度测距系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 激光测距技术概况 |
| 1.2.1 脉冲法激光测距 |
| 1.2.2 相位法激光测距 |
| 1.2.3 飞秒光频梳测距 |
| 1.2.4 多波长激光测距 |
| 1.2.5 FMCW激光测距 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 高速光信号采集方法概述 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 FMCW高精度测距原理及调频非线性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤干涉仪的基本原理 |
| 2.3 FMCW高精度测距原理 |
| 2.4 激光器调频非线性对系统的影响 |
| 2.5 半导体激光器的调频非线性特征及其产生原因 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 DFB激光器调频非线性校正方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 锁相环基本理论 |
| 3.2.1 锁相环环路分析方法 |
| 3.2.2 锁相环环路构成 |
| 3.2.3 锁相环环路传输函数及动态方程 |
| 3.3 开环校正算法设计方案 |
| 3.3.1 割线法求解函数值的基本思路 |
| 3.3.2 开环校正算法设计流程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于光纤的非线性校正系统的设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于光纤的非线性校正系统各模块设计 |
| 4.2.1 鉴相器设计 |
| 4.2.2 环路滤波器设计 |
| 4.2.3 等效压控振荡器设计 |
| 4.3 基于光纤的非线性校正系统模型搭建 |
| 4.4 基于光纤的非线性校正系统小信号分析 |
| 4.5 MZI延时的选择 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 高精度测距系统的搭建与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于马赫-泽德光纤干涉仪的高精度测距系统搭建 |
| 5.3 DFB激光器调频非线性校正效果测试 |
| 5.3.1 开环校正方法效果测试 |
| 5.3.2 基于光纤的非线性校正系统效果测试 |
| 5.4 实验准确性判定方法 |
| 5.5 高精度测距实验结果分析 |
| 5.6 振动目标测量 |
| 5.7 误差分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和研究成果 |
（3）激光雷达高精度多时复用测距技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.3 论文研究内容及结构安排 |
| 2 激光测距系统理论分析与设计 |
| 2.1 激光测距方法 |
| 2.1.1 相位法激光测距 |
| 2.1.2 脉冲法激光测距 |
| 2.1.3 激光测距方法的比较 |
| 2.2 激光测距系统总体方案设计 |
| 2.2.1 设计要求 |
| 2.2.2 激光测距系统结构设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 脉冲激光收发系统设计 |
| 3.1 激光发射系统 |
| 3.1.1 半导体激光器原理 |
| 3.1.2 窄脉冲发生电路 |
| 3.1.3 半导体激光器驱动电路设计 |
| 3.2 激光接收系统 |
| 3.2.1 光电探测器选型 |
| 3.2.2 反向偏置电路 |
| 3.2.3 前置放大电路 |
| 3.2.4 主放大电路 |
| 3.2.5 时刻鉴别电路设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 多时复用测距系统设计 |
| 4.1 多时复用测距原理 |
| 4.2 时间间隔测量方法 |
| 4.3 基于TDC-GP2时间测量模块 |
| 4.3.1 TDC-GP2工作原理 |
| 4.3.2 TDC-GP2硬电电路设计 |
| 4.3.3 TDC-GP2系统程序设计 |
| 4.3.4 测量结果和数据校准 |
| 4.4 主控模块设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 实验结果及误差分析 |
| 5.1 测距精度实验 |
| 5.1.1 测距精度实验平台 |
| 5.1.2 测距实验方法 |
| 5.1.3 测距精度实验结果 |
| 5.2 误差分析 |
| 5.2.1 系统误差 |
| 5.2.2 目标物体表面粗糙度的影响 |
| 5.3 脉冲激光测距系统误差校准 |
| 5.3.1 噪声误差校准 |
| 5.3.2 电路延迟误差校准 |
| 5.3.3 时间间隔测量误差校准 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（4）基于FPGA高精度TDC的激光测距系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光电探测器件 |
| 1.2.2 时间数字转换器 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 第二章 激光测距原理与应用 |
| 2.1 脉冲法激光测距 |
| 2.2 相位法激光测距 |
| 2.3 三角法激光测距 |
| 2.4 脉冲法激光测距与相位法激光测距比较 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 脉冲激光测距系统方案 |
| 3.1 激光测距系统结构 |
| 3.2 系统功率分析 |
| 3.3 激光发射单元设计 |
| 3.3.1 激光器性能参数分析 |
| 3.3.2 激光器驱动电路设计 |
| 3.4 激光接收单元设计 |
| 3.4.1 单光子探测器选型分析 |
| 3.4.2 MPPC探测原理及主要工作特性研究 |
| 3.4.3 信号放大电路 |
| 3.4.4 时刻鉴别电路 |
| 3.4.5 脉冲整形电路 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 激光测距计时单元设计 |
| 4.1 FPGA开发流程 |
| 4.2 时间间隔测量方法 |
| 4.2.1 直接计数法 |
| 4.2.2 时间幅度转换法 |
| 4.2.3 游标卡尺法 |
| 4.2.4 抽头延迟链法 |
| 4.2.5 时间间隔测量方法比较 |
| 4.3 基于严格延迟链的计数法 |
| 4.3.1 严格延迟链计数法原理 |
| 4.3.2 严格延迟链计数法的设计 |
| 4.4 TDC方案设计 |
| 4.4.1 信号输入模块 |
| 4.4.2 TDC模块 |
| 4.4.3 上位机软件处理与显示 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 测距系统功能测试与误差分析 |
| 5.1 系统测试平台设计 |
| 5.1.1 激光控制器设计 |
| 5.1.2 激光测距系统测试实验平台 |
| 5.2 测距系统测试 |
| 5.2.1 激光发射单元性能测试 |
| 5.2.2 激光接收单元性能测试 |
| 5.2.3 激光测距系统测量测试 |
| 5.3 测距系统误差分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（5）基于相位法测距的压缩感知三维成像系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究背景与意义 |
| 1.2 激光测距技术简述 |
| 1.3 压缩感知三维成像的国内外研究现状 |
| 1.3.1 压缩感知三维成像国外研究现状 |
| 1.3.2 压缩感知三维成像国内研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 基于相位法测距的压缩感知三维成像理论 |
| 2.1 压缩感知基本理论 |
| 2.1.1 信号的稀疏表示 |
| 2.1.2 测量矩阵 |
| 2.1.3 重构算法 |
| 2.2 压缩感知三维成像总体方案 |
| 2.3 压缩感知三维成像数学模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于相位法测距的压缩感知三维成像原理的仿真研究 |
| 3.1 相位法测距的鉴相仿真 |
| 3.1.1 鉴相方法 |
| 3.1.2 鉴相仿真 |
| 3.2 压缩感知三维成像系统仿真 |
| 3.2.1 系统仿真模型 |
| 3.2.2 仿真参数设置 |
| 3.2.3 仿真结果 |
| 3.3 稀疏变换基FFT的重构结果分析及优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于相位法测距的压缩感知三维成像实验平台搭建 |
| 4.1 激光发射模块 |
| 4.1.1 调制激光的产生 |
| 4.1.2 调制激光的准直整形 |
| 4.2 DMD调制模块 |
| 4.2.1 DMD结构及工作原理 |
| 4.2.2 DMD主要参数及调节支架 |
| 4.2.3 DMD软件控制 |
| 4.3 信号采集模块 |
| 4.3.1 光电探测器 |
| 4.3.2 高速采集卡 |
| 4.4 系统实验平台 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于相位法测距的压缩感知三维成像的实验研究 |
| 5.1 采样率对三维成像重构效果的影响对比实验 |
| 5.2 目标形状对三维成像重构效果的影响对比实验 |
| 5.3 实验结果分析讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目 |
（6）调频连续波激光雷达的距离—速度解耦合技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 调频连续波激光雷达研究现状 |
| 1.2.2 调频连续波激光雷达同时测距测速研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究工作和内容安排 |
| 第二章 调频连续波激光雷达测量原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光雷达测距原理 |
| 2.2.1 脉冲法激光测距 |
| 2.2.2 相位法激光测距 |
| 2.2.3 三角法激光测距 |
| 2.2.4 调频连续波法激光测距 |
| 2.3 激光雷达测速原理 |
| 2.4 调频连续波激光雷达测距原理 |
| 2.4.1 调频连续波激光雷达系统结构 |
| 2.4.2 调频连续波激光雷达测距模型 |
| 2.4.3 调频连续波激光雷达距离分辨率和测距精度 |
| 2.5 调频连续波激光雷达同时测距测速原理 |
| 2.5.1 距离-速度耦合问题 |
| 2.5.2 信号混叠问题 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于双边带调制的调频连续波激光雷达系统研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于MZM双边带调制的激光雷达系统方案 |
| 3.2.1 系统结构 |
| 3.2.2 实验原理 |
| 3.2.3 实验结果与分析 |
| 3.3 基于DPMZM双边带调制的激光雷达系统方案 |
| 3.3.1 系统结构 |
| 3.3.2 实验原理 |
| 3.3.3 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于相位分集相干接收的调频连续波激光雷达系统研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 相位分集相干接收原理 |
| 4.3 基于相位分集相干接收的激光雷达系统方案 |
| 4.3.1 系统结构 |
| 4.3.2 实验原理 |
| 4.3.3 实验结果与分析 |
| 4.4 多普勒频移对激光测距的影响 |
| 4.4.1 系统结构 |
| 4.4.2 实验原理 |
| 4.4.3 实验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）基于相位法的激光测距系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 激光测距的国内外发展现状 |
| 1.2.1 国外研究概况 |
| 1.2.2 国内研究概况 |
| 1.3 数字化装配的国内外发展现状 |
| 1.3.1 国外研究概况 |
| 1.3.2 国内研究概况 |
| 1.4 激光测距方法介绍 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 相位法激光测距技术 |
| 2.1 激光测距的原理及特点 |
| 2.2 相位法激光测距原理 |
| 2.3 相位法激光测距系统工作流程 |
| 2.4 差频测相原理 |
| 2.5 TDC-GP2 激光传感器 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 系统总体方案与电路设计 |
| 3.1 系统需求分析 |
| 3.2 系统总体方案 |
| 3.3 数据采集终端的设计制作 |
| 3.3.1 组成器件选择 |
| 3.3.2 数据采集终端总体电路设计 |
| 3.3.3 数据采集终端制作实物图 |
| 3.4 数据接收模块的设计制作 |
| 3.4.1 组成器件选择 |
| 3.4.2 数据接收模块总体电路设计 |
| 3.4.3 数据接收模块制作实物图 |
| 3.5 激光测距系统硬件总体实物图 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 系统仿真与算法 |
| 4.1 系统仿真设计 |
| 4.1.1 仿真软件 |
| 4.1.2 仿真原理 |
| 4.1.3 仿真综合测试 |
| 4.1.4 仿真实现功能 |
| 4.2 三点激光测距基于贝叶斯风险的卡尔曼动态估计方法 |
| 4.2.1 理论推导 |
| 4.2.2 仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 软件设计与实验检测 |
| 5.1 软件设计 |
| 5.1.1 下微机软件设计 |
| 5.1.2 上位机软件设计 |
| 5.2 实验检测 |
| 5.2.1 安装参数矫正 |
| 5.2.2 高铁车厢测量 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）基于等效脉冲计数法的激光测距系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光电转换器件 |
| 1.2.2 时间数字转换器 |
| 1.3 主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 激光测距系统总体设计方案 |
| 2.1 激光测距方法研究 |
| 2.1.1 相位法激光测距系统 |
| 2.1.2 脉冲法激光测距系统 |
| 2.1.3 激光测距方法选择 |
| 2.2 激光测距系统测距模型 |
| 2.3 激光测距系统设计方案 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于MPPC的激光接收单元设计 |
| 3.1 单光子探测器 |
| 3.1.1 光电倍增管(PMT) |
| 3.1.2 多像素光子计数器(MPPC) |
| 3.2 MPPC单光子探测原理研究 |
| 3.3 MPPC的主要工作特性 |
| 3.3.1 反向电压MPPC输出的影响 |
| 3.3.2 增益与信噪比 |
| 3.4 激光接收单元电路设计与仿真 |
| 3.4.1 MPPC信号放大电路 |
| 3.4.2 时刻鉴别电路 |
| 3.4.3 脉冲整形电路 |
| 3.5 激光接收单元结构 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于FPGA的高精度TDC单元设计 |
| 4.1 时间间隔测量方法的分类 |
| 4.2 时间间隔测量方法工作原理 |
| 4.2.1 时间-幅度转换法 |
| 4.2.2 游标法 |
| 4.2.3 延时线法 |
| 4.3 基于等效脉冲计数法的TDC工作原理 |
| 4.4 基于FPGA的等效脉冲计数TDC实现 |
| 4.4.1 MMCM模块设计 |
| 4.4.2 精密时间测量阵列设计 |
| 4.4.3 数据传输模块设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 系统性能指标测试与分析 |
| 5.1 系统测试平台设计 |
| 5.1.1 工作时序设计 |
| 5.1.2 激光控制器设计 |
| 5.1.3 激光测距系统测试实验平台 |
| 5.2 激光测距系统测试结果与分析 |
| 5.2.1 光束质量测试 |
| 5.2.2 激光测距系统工作距离测试 |
| 5.2.3 激光测距系统距离精度测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读硕士学位期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）激光雷达发射与接收模块的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 一、绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 该课题研究所处的背景 |
| 1.3 课题研究的意义 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 二、激光雷达与测距原理 |
| 2.1 激光雷达 |
| 2.2 飞行时间法 |
| 2.2.1 飞行时间脉冲法 |
| 2.2.2 飞行时间相位法 |
| 2.3 三角测距法 |
| 2.4 不同测距原理激光雷达对比 |
| 三、三角测量激光雷达系统搭建 |
| 3.1 激光发射模块设计模型 |
| 3.2 信号接收模块的选择 |
| 3.3 摄像头连接与图像处理 |
| 3.4 数据处理与距离计算 |
| 四、二维点阵激光测距 |
| 4.1 高斯光束衍射测距 |
| 4.2 涡旋光衍射点阵测距 |
| 五、系统参数标定与性能分析 |
| 5.1 系统的测试以及常数的标定 |
| 5.2 测距范围与误差分析 |
| 5.3 实际测量激光光斑时一些影响因素以及解决方法 |
| 六、测量误差的影响因素 |
| 6.1 测量环境的影响 |
| 6.2 激光器的输出激光的光强与光束直径影响 |
| 6.3 目标物体的表面特性影响 |
| 6.3.1 物体表面粗糙度 |
| 6.3.2 物体表面颜色 |
| 6.3.3 目标物体的曲率半径 |
| 6.4 目标物体表面倾斜度 |
| 七、结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）相位式激光测距系统的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光测距系统的国内外研究和发展现状 |
| 1.3 激光测距系统的研究意义和应用价值 |
| 1.3.1 激光测距系统的研究意义 |
| 1.3.2 激光测距系统的应用价值 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 2 激光测距系统的工作原理 |
| 2.1 频率调制连续波法激光测距系统 |
| 2.2 干涉式激光测距系统 |
| 2.3 反馈法激光测距系统 |
| 2.4 三角法激光测距系统 |
| 2.5 脉冲式激光测距系统 |
| 2.6 相位式激光测距系统 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 激光器驱动和调制的设计方案 |
| 3.1 相位式激光测距系统总体设计 |
| 3.2 激光调制原理 |
| 3.3 传统的激光器驱动和调制的方案 |
| 3.4 改进后的激光器驱动和调制方案 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 相位式激光测距的系统设计 |
| 4.1 相位式激光测距的系统流程 |
| 4.2 相位式激光测距的系统硬件电路设计 |
| 4.2.1 系统电源模块 |
| 4.2.2 LD半导体激光器驱动模块 |
| 4.2.3 高速APD接收模块 |
| 4.2.4 回波信号的放大电路 |
| 4.2.5 主控核心模块 |
| 4.2.6 A/D信号采集模块 |
| 4.3 相位式激光测距的系统软件设计 |
| 4.3.1 相位鉴别方式 |
| 4.3.2 系统软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实验结果及数据分析 |
| 5.1 实验结果 |
| 5.2 数据误差分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
四、相位法激光测距的实现（论文参考文献）
- [1]铁路沿线激光雪深计研究与设计[D]. 刘威. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [2]基于马赫-泽德光纤干涉仪的高精度测距系统设计[D]. 刘硕. 大理大学, 2021(08)
- [3]激光雷达高精度多时复用测距技术研究[D]. 吴江. 西安工业大学, 2020(06)
- [4]基于FPGA高精度TDC的激光测距系统研究[D]. 王国辉. 长春理工大学, 2020(01)
- [5]基于相位法测距的压缩感知三维成像系统研究[D]. 郑磊珏. 杭州电子科技大学, 2020(01)
- [6]调频连续波激光雷达的距离—速度解耦合技术研究[D]. 张洪祥. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [7]基于相位法的激光测距系统研究[D]. 王子剑. 吉林大学, 2019(03)
- [8]基于等效脉冲计数法的激光测距系统研究[D]. 贾延东. 长春理工大学, 2019(01)
- [9]激光雷达发射与接收模块的研究[D]. 王志玄. 北京交通大学, 2019(01)
- [10]相位式激光测距系统的研究[D]. 陈皇冠. 中国计量大学, 2019(02)