收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

线性调频激光测距算法研究及DSP实现

陈星  
【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。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 付霖宇;张鑫;程永茂;;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年05期
2 陈峰;张晓永;尚生华;;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年04期
3 李峥;姜永华;凌祥;;一种线性调频信号源的设计[J];电子测量技术;2006年02期
4 方山,张会汀,申风兰;线性调频变Z换在钢琴基音检测中的应用[J];计算机工程;2002年07期
5 张士文,殳国华,韩正之;线性调频技术在电力线通信系统中的应用[J];无线电工程;2001年02期
6 刘渝;快速解线性调频技术[J];数据采集与处理;1999年02期
7 刘振起;线性调频变换自动聚焦算法[J];信号处理;1999年02期
8 钱梦禄,吴大同,张步法,杨书宁;线性调频技术在光声检测中的应用[J];声学技术;1989年01期
9 申丽然;郭黎利;尹清波;;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年01期
10 姜文刚;;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年08期
11 姚萍;郑天垚;王贞松;;线性调频步进式合成孔径雷达系统的信号处理[J];系统工程与电子技术;2006年02期
12 徐亚宁;线性调频分数傅立叶变换理论及应用[J];桂林电子工业学院学报;2005年05期
13 张子敬,张浩,吴洹;抗速度门拖引的解线性调频方法[J];西安电子科技大学学报;1996年02期
14 宋景唯;线性度对线性调频雷达距离分辨力的影响[J];电子科技大学学报;1992年02期
15 杨爱平;何暖;;对线性调频雷达的假目标干扰分析[J];舰船电子对抗;2012年05期
16 黄苏豫;;线性调频多载波系统抗多普勒性能[J];现代电子技术;2011年03期
17 丁孝永;冯克明;黄培康;;低杂散复杂线性调频的实现[J];系统工程与电子技术;2006年04期
18 邢小明,安凌凌,齐锋;高精度高重复频率线性调频测距用雷达频综器的设计[J];现代雷达;2000年03期
19 宋景唯;线性调频源线性度动态测量系统[J];信号处理;1995年01期
20 宋景唯;;数字式线性调频波形产生器[J];成都电讯工程学院学报;1979年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王宗友;付承毓;徐智勇;贺东;;解线性调频算法研究[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
2 陈荣;;对线性调频脉压雷达的假目标干扰分析[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2006学术年会论文集(下册)[C];2006年
3 张学娇;魏芳;叶青;孙延光;蔡海文;瞿荣辉;;基于透明陶瓷二次电光效应的快速线性调频技术[A];2015年红外、遥感技术与应用研讨会暨交叉学科论坛论文集[C];2015年
4 赵芳丽;唐小宏;;微波线性调频源[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
5 杨石玲;刘逸平;;线性调频连续波信号在近程毫米波雷达中的应用[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
6 朱昂昂;高翔;;分组扩频OFDM中线性调频干扰的抑制[A];中国声学学会水声学分会2015年学术会议论文集[C];2015年
7 刘亚梅;肖先勇;王楠;杨洪耕;;用线性调频Z变换的相邻谱线插值检测间谐波[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年
8 李颂文;王锦柏;;线性调频参量阵信号间互干扰的计算机模拟及传播实验[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
9 邓鹤栖;黄建;杨茂辉;;5mm一体化线性调频连续波射频前端[A];2018年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2018年
10 何秀慧;;线性调频源线性度实时数字校正技术研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范照晋;合成孔径激光雷达关键技术研究[D];西安电子科技大学;2018年
2 江莉;线性调频类LPI雷达信号参数估计算法研究[D];西安电子科技大学;2016年
3 李飞;相位编码合成孔径激光雷达关键技术研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2016年
4 姒强;一种基于中频采样的雷达数字波形产生方法研究[D];电子科技大学;2003年
5 刘清成;毫米波近程探测系统仿真[D];南京理工大学;2010年
6 赵爽;汽车毫米波防撞雷达的研究与实现[D];长春理工大学;2013年
7 胥嘉佳;电子侦察信号处理关键算法和欠采样宽带数字接收机研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 任家琪;线性调频雷达典型有源干扰抑制技术研究[D];中国科学技术大学;2017年
9 吴军;大动态范围高重频相干激光测距测速关键技术研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年
10 王玉军;线性调频雷达干扰新技术及数字干扰合成研究[D];西安电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈星;线性调频激光测距算法研究及DSP实现[D];西安电子科技大学;2019年
2 张灏;线性调频共享信号设计及USRP RIO的实现[D];华中科技大学;2019年
3 洪汝佳;宽带线性调频雷达信号处理与参数估计研究[D];厦门大学;2017年
4 刘启凡;宽带线性调频雷达目标角度估计方法研究[D];厦门大学;2017年
5 张非非;基于压缩感知的宽带线性调频SAR成像技术研究[D];南京理工大学;2018年
6 黄晓丽;24GHz天线及线性调频射频前端电路设计[D];南京理工大学;2018年
7 别静;线性调频连续波雷达信号处理及其GPU实现[D];西安电子科技大学;2018年
8 尹进进;基于线性调频的激光雷达测距系统设计[D];西安电子科技大学;2018年
9 郭娜;基于半导体激光器的高速宽带线性调频激光测距研究[D];中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所);2017年
10 刘志云;基于多通道的LFMCW雷达信号处理与实现研究[D];电子科技大学;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978