激光测距论文开题报告

1、 答辩人： 李 阳 专 业：通信11-4 学号： 11101060427 指导教师：牛长流激光测距系统的设计与实现 论文开题答辩选题目的及意义国内外研究现状研 究 内 容测 量 原 理1234参 考 资 料进 度 安 排56激光测距系统的设计与实现选题背景 在各个应用领域中，随着我国科学技术的日益发展，对距离量的测量要求愈来愈高。为了追求测量范围高和测量精度高的结合，人们不停的研究新的测量方法。20世纪激光技术作为最重要的发明之一与原子能、半导体及计算机齐名。三十多年来，以激光器为基础的激光技术在我国迅速发展，导致了光学及其应用技术的巨大革命。意义 在军事领域，随着低截获概率雷达在战场上应用优

2、势日益明显 ，对低截获雷达的研究也日益广泛，雷达对目标的探测能力主要表现在雷达威力上由其发射的平均功率决定，连续波雷达的发射功率电平就比同样平均功率的脉冲雷达的峰值功率低，因此，同样战场环境下，连续波雷达被侦察到的概率就远远小于脉冲雷达，可以大大提高战场生存能力。建筑业应用软件 国外现状 自1961年美国休斯飞机公司研制成功世界上第一台激光测距机之后，激光测距技术发展迅速，在战场上广泛应用，对军队的作战和训练产生了革命性的影响。研究最早的是芬兰奥鲁大学电器工程系和芬兰技术研究中心，研究内容从各分系统到整机及其应用，并且与美国、俄罗斯几家著名公司联合开展了应用研究，其产品涉及工业、航天、海洋及机

3、器人视觉等许多方面。美国有许多家著名公司开展了这方面的研究，Schwartz EleetroOptics公司为美国国家数据中心研制了激光海浪测量装置，用于无人看守的海浪测量站为美国联邦政府高速公路管理局研制了激光自动探测系统，用于车辆速度和高度的测量，提高了交通效率还为军方研制了直升机防撞告警装置，等等 国内样机的研究始于20世纪80年代，是在固体、气体激光测距机的基础上发展起来的。目前，基础技术已具备，主要是解决工程应用问题，开发各种应用产品，航天科工集团八三五八所研制出200m测程的测距仪，精度05m，重复频率100k；中科院上海光机所研制出便携式激光测距机，对漫反射水泥墙的测距达100m

4、，采用300MHz技术方式，测距精度05m，重复率lkHz；中国计量学院信息工程系光电子所与国外合作开发了低价、便携半导体激光测距机，作用距离lkm，精度士1m，采用4M晶振，线性时间放大技术。常州莱塞公司研制了作用距离200m测距精度O5的半导体激光测距机，等等国国内内研研究究现现状状激光测距的种类介绍：1.脉冲测距法：目前，脉冲激光测距获得了广泛的应用，如地形测量、导弹运行轨道跟踪以及人造卫星、地球到月球距离的测量等。脉冲激光测距利用激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中，瞬时功率很大(可达兆瓦)的特点，在有合作目标的情况下，脉冲激光测距可以达到极远的测程。其基本原理是：在测距点向被测

5、目标发射一束短而强的激光脉冲，光脉冲发射到目标上后其中一小部分激光反射到测距点被光功能接收器所接收。2.相位测距法相位法激光测距是用连续调制的激光光束照射被测目标，通过测量光束往返中产生的相位变化，换算出被测目标的距离，这种相位式激光测距法相对误差仅有百万分之一，在几千米的距离上误差只有几毫米。3.调频连续波激光测距主要是通过发射一频率连续可调的激光，测量接收到激光的频率来推算距离。所发射的激光调制频率为时间的函数，这样通过测量回波激光调制频率和当前发射激光调制频率即可得到激光飞行时间，进而得到目标物距离。实物图 原理图Chirp信号是一种非平稳的正弦波信号如图3 (a)所示，该信号在时频坐标

6、中呈现锯齿形的特点，即信号的频率随时间线性增加至最大值，然后又回到初始频率，继续随时间线性增加。如图3 (b)所示为该信号的时域波形示意图。图3.锯齿形线性调频信号测量原理： LFMCW激光测距仪依据回波信号与发射信号的差频，对静止目标进行距离的测量，如图4所示，实线为发射信号的时频曲线，虚线为经理想目标反射的回波信号的时频曲线，因激光的传输需要一定的时间，使得发射信号与回波信号之间存在一定的频率差值。线性调频信号的初始频率为f0，扫频带宽为B，扫频周期为T，信号往返于目标与测距仪所需的时间为。线性调频发射信号的表达式为：S1（t）= A0cos(2f0t +kt2 + 0 ),0tT (1)

7、式中：A0为发射信号的幅度；k=B/T为扫频斜率；0为初始相位。发射信号的瞬时频率表达式为： 对于距离为R的目标，相对发射信号，回波信号的时延为 式中，C为光速。回波信号的表达式为：其中， 为衰减系数。因此，回波的瞬时频率为：发射信号与回波信号混频后，经过低通滤波器得到的中频信号在 tT的表达式为：故中频信号为一正弦信号，其频率为：将k=B/T与（3）式代入（7）式中得到目标的距离表达式为：1 调频波探测性能分析程受浩，王彦平，刘华，徐德华 (北京 理工大学，北京100081) 2 线性调频连续波激光测距仪原理及性能分析,陈峰，张晓永， 尚生华(总装备部武汉军事代表局驻焦作地区军事代表室，河南

8、焦作454001)3 线性调频连续波激光雷达测量方法研究,曾朝阳、张晓永、贾鑫 ( 1 装备指挥技术学院光电装备系, 北京101416; 2 武汉军事代表局驻焦作地区代表室, 河南焦作454001)4 线性调频连续波激光雷达探测原理分析，张晓永，陈峰，李晓庆 ( 总装备部武汉军事代表局驻焦作地区军事代表室， 河南焦作454001)5 线性调频连续波激光雷达信号处理研究，张海洋, 赵长明, 杨苏辉, 符铭铄6 Palorvi P，Ruotsalainen T， Kostamovara J. A new approach to avoid walk error in pulsed laser ra

9、nge findingJ .IEEE. In-term. Sympos. On Circu and System Pro，1999(1):258-261.7 M L Simposon, M J Paulus. Discriminator design considerations for time-interval measurement Circmts in collider detector sys-terns J. IEEE Trans. Nuel. Sci，1998,45(1) :98一104.主主要要参参考考文文献献进度安排第12周：收集参考资料、翻译外文资料第34周：撰写开题报告，准备开题答辩第5周：查阅、翻译外文资料第6周：学习protel等软件第78周：C语言及其它硬件语言方面参考资料的学习和整理第913周：软、硬件设计及激光发射电路驱动和仿真第14周：整理设计资料第15周：