半导体激光测距机中的信号处理方案

论文摘要

半导体激光测距机具有结构简单、体积小、质量轻等特点,在中、近程测距方面有明显优势。目前其作用距离可达10公里,精度可达几厘米。半导体激光测距技术的研究始于20世纪60年代,80年代中期陆续解决了其中的关键技术问题,研制出各种不同用途的样机,90年代中期技术日臻完善,新产品不断出现。预计近期将是其应用产品大发展的阶段,应用领域非常广泛。首先,文中介绍了半导体激光测距机国内外研制现状,半导体激光测距机的技术发展情况及应用前景,并对半导体激光测距机的系统组成、主要技术指标、工作原理及进行了阐述。其次,文中详细介绍了半导体激光测距机的信号处理方案。时间间隔测量是方案中关系激光测距系统测量精度好坏的一个重要环节,利用德国ACAM公司最新一代高精度时间间隔测量芯片TDC-GPX作为时间间隔测量模块。介绍了测时芯片TDC-GPX的测时原理,以及在半导体激光测距机中的硬件、软件的实现方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 半导体激光测距机的发展趋势
• 1.2 半导体激光测距机的技术情况
• 1.2.1 半导体激光器技术
• 1.2.2 激光发、收窄脉冲处理技术
• 1.2.3 信号处理技术
• 1.3 半导体激光测距机的典型应用
• 1.3.1 船舶和海洋应用
• 1.3.2 交通管制方面
• 1.3.3 工业应用
• 1.3.4 军事应用
• 1.4 论文选题、研究内容和创新
• 1.4.1 论文选题
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 论文的创新之处
• 1.4.4 作者工作内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 半导体激光测距机系统概述
• 2.1 系统组成
• 2.2 系统技术指标要求
• 2.3 系统设计技术指标
• 2.3.1 半导体激光器
• 2.3.2 接收放大系统
• 2.3.3 发射光学系统
• 2.3.4 接收光学系统
• 2.3.5 信号处理系统
• 2.4 系统工作原理
• 2.4.1 激光测距机测距方程
• 2.4.2 测距机工作原理
• 2.5 系统设计技术难点、解决措施及路径
• 2.5.1 半导体激光器
• 2.5.2 光学系统设计
• 2.5.3 电源系统设计
• 2.5.4 信息处理设计
• 2.5.5 高增益低噪声宽带放大器
• 2.5.6 解决盲区距离采取的措施
• 2.5.7 整机结构
• 2.6 本章小结
• 第三章 信号处理设计
• 3.1 时间测量模块
• 3.1.1 时间间隔测量原理
• 3.1.2 测量系统误差
• 3.1.3 时间测量方法设计
• 3.2 数据处理模块
• 3.2.1 数据处理算法介绍
• 3.2.2 算法的实时性分析
• 3.2.3 数据处理算法选择
• 3.3 通讯处理模块
• 3.3.1 通讯方式
• 3.3.2 通讯协议
• 3.4 系统硬件设计
• 3.4.1 系统硬件组成
• 3.4.2 系统电路设计
• 3.4.3 系统芯片选型
• 3.4.4 系统电磁兼容
• 3.5 系统软件设计
• 3.5.1 时间间隔测量软件
• 3.5.2 测量数据处理软件
• 3.5.3 通讯数据处理软件
• 3.6 本章小结
• 第四章 实验及结果
• 4.1 高精度指标测试
• 4.1.1 测试方法
• 4.1.2 测试步骤
• 4.1.3 测试结果
• 4.1.4 结果分析
• 4.2 外场试验
• 4.2.1 重庆长江大桥对水测距试验
• 4.2.2 鄱阳湖对水测距试验
• 4.2.3 江苏盐城对海水测距试验
• 4.2.4 抚仙湖对水测距试验
• 4.2.5 厦门对海水测距试验
• 4.2.6 外场试验结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 个人简历
• 参考文献