基于TDC-GP2的高精度脉冲激光测距系统研究

论文摘要

论文通过对高精度脉冲式激光测距系统的研究,并在参照课题技术指标的基础上,旨在提供一种高精度脉冲式激光测距系统的解决方案,并对脉冲式激光测距仪系统设计中所涉及的脉冲读取与放大电路、时刻鉴别、时间间隔测量等关键技术进行了深入的研究和探讨。论文利用电流-电压转换法对脉冲信号进行读取,并使用了可控增益放大技术,使得放大后的脉冲信号能在限定幅值范围内变化,减小了时刻鉴别中由于脉冲幅值波动所引起的漂移误差;在时刻鉴别中,采用了预鉴别恒定比值鉴别法使漂移误差进一步减小。时间间隔测量是论文的核心部分,基于TDC-GP2的时间间隔测量设计使系统的时差测量精度达到72ps,高精度的时差测量为系统测距精度提供了可靠保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 激光测距概述
• 1.2 激光测距系统研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 激光测距系统理论分析与设计
• 2.1 激光测距原理
• 2.1.1 激光相位法测距
• 2.1.2 脉冲式激光测距
• 2.1.3 两种测距方式的测距性能分析及其对比
• 2.2 脉冲激光测距系统设计
• 2.2.1 系统设计要求
• 2.2.2 脉冲式激光测距系统组成
• 2.2.3 系统工作流程
• 第三章 激光发射系统
• 3.1 半导体激光器原理
• 3.2 半导体激光器驱动
• 3.2.1 窄脉冲信号发生器设计
• 3.2.2 半导体激光器的驱动电路设计
• 第四章 脉冲激光接收系统
• 4.1 光电探测原理
• 4.1.1 光电二极管工作原理
• 4.1.2 雪崩光电二极管工作原理
• 4.2 光脉冲信号的接收与放大
• 4.2.1 PIN 光电二极管读取电路及放大电路设计
• 4.2.2 APD 读取电路设计
• 4.3 可控增益放大电路设计
• 4.4 峰值保持电路设计与峰值采集
• 4.5 时刻鉴别电路设计
• 4.5.1 时刻鉴别原理
• 4.5.2 预鉴别恒定比值时刻鉴别电路设计
• 第五章 高精度时间间隔测量
• 5.1 时间间隔测量原理
• 5.1.1 直接计数法
• 5.1.2 模拟内插法
• 5.1.3 时间-幅值转换法
• 5.1.4 时间数字转换法
• 5.2 基于TDC-GP2 高精度时间间隔测量模块设计
• 5.2.1 TDC 工作原理及功能描述
• 5.2.2 TDC-GP2 硬件电路设计
• 5.2.3 系统硬件程序设计
• 5.2.4 TDC 测量结果计算与数据校准
• 5.2.5 测量结果及数据分析
• 5.3 时间间隔测量结果分析
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间研究成果