脉冲式激光测距系统研究

【摘要】小型化、低功耗、智能化、高精度、对人眼安全是激光测距仪的发展方向。针对目前激光测距仪存在抗干扰能力弱、测量精度不够、系统功耗相对较高的缺点,应用数字技术具有抗干扰能力强、精度高、功耗低的优点,以改善激光测距仪的探测性能。本文在传统脉冲激光测距系统的基础上,通过加入回波信号分析处理模块以提高整个系统的测量精度和量程。脉冲式激光测距系统分为激光发射、激光接收和回波信号处理三大部分。激光发射模块采用传统激光测距技术；激光接收模块采用高速A/D将回波信号快速数字化；信号处理模块采用FPGA编程实现,主要完成了采样数据的缓存和处理以及整个电路的时钟控制、逻辑控制和时序控制。此外,在提高测距性能方面,本文重点研究了如何提高脉冲激光测距精度和如何提高激光测距量程两方面的内容。在提高测距精度方面,从计数法入手,采用800MHz高频率来进行脉冲计数。重点研究了基于FPGA实现的发射脉冲的产生以及高频计数单元的生成。在提高测距量程方面,从回波信号数字接收入手,提出采用采样率为250MHz的高速A/D转换器和FPGA组成数字接收系统,对转换后的数字信号进行相关算法处理,通过提高信噪比,达到提高测距量程的目的。本文最终完成了整个系统的硬件电路设计,并用软件编程实现了时钟控制模块、脉冲产生模块、数据缓存模块、计时模块等功能；算法上实现了采用Haar小波变换域的LMS自适应滤波对回波信号滤波去噪和采用小波变换的奇异性检测原理对回波信号的峰值检测,利用MATLAB、DSPBuilder、QuartusⅡ和Modelsim等工具,完成了LMS自适应滤波算法在FPGA中的实现。并且在测距性能方面达到了系统参数要求。
【作者】蔡红霞；
【导师】刘继勇；
【作者基本信息】西安工业大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】脉冲激光测距；FPGA；小波变换；LMS自适应滤波；峰值检测；去噪；

【参考文献】
[1]陈至真.郭朋主任医师治疗非酒精性脂肪肝的临床精粹[D].北京中医药大学,中医学,2014,硕士.
[2]魏舒.新型高比表面积聚合物材料和石墨烯材料的合成与应用[D].吉林大学,2012.
[3]左琪.肾间质纤维化miR-21的表达及三芪口服液的调控研究[D].广州中医药大学,中医内科学（专业学位）,2014,博士.
[4]武刚.区域森林资源管理决策问题的理论研究[D].北京林业大学,2002.
[5]辛耀中.2006年国际大电网会议系列报道(二)电力系统运行与控制技术新进展[J].电力系统自动化,2006,22:1-6.
[6]王艳玲.敦煌史籍抄本与僧人的社会生活[D].西北师范大学,历史文献学,2013,硕士.
[7]朱寄萍.新机遇新挑战—新年献辞[J].微型电脑应用.2002(01)
[8]徐英男.马克思生态思想及其当代启示[D].黑龙江大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[9]蔡胜勋.期货市场引导农业生产资源配置的研究[D].河南大学,国民经济学,2004,硕士.
[10]朱小娟.1919-2008年美国历次经济危机发生前的经济征兆研究[D].广东外语外贸大学,世界经济,2013,硕士.
[11]李婷.3-PRRU并联机器人运动学及约束刚度分析[D].浙江理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[12]李秀英,邢伟,张庆灵.离散广义系统的鲁棒严格正实控制[J].控制与决策,2007,04:465-468.
[13]陈春林.杉木速生丰产林健康与活力评价[D].中南林业科技大学,森林保护学,2012,硕士.
[14]张群.生活教育视野下高中信息技术课程必修模块的教材研究[D].首都师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[15]赵灵芝,张成孝.石墨烯作为活细胞生长基底的药效研究[J].化工新型材料,2014,05:210-212+215.
[16]杨鹏.基于TRNSYS地源热泵系统模型的建立与应用[D].河北工程大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2012,硕士.
[17]孙玮.DRAM1通过BAX调节凋亡[D].苏州大学,药理学,2013,硕士.
[18]吴灵玲.政治关联的公司治理效应研究[D].浙江工商大学,金融学,2013,硕士.
[19]冯翠霞.非饱和原状黄土K_0固结特性研究与应用[D].西安建筑科技大学,岩土工程,2004,硕士.
[20]李玲.埃莉诺·奥斯特罗姆的公共资源治理理论及其应用[D].云南财经大学,公共管理,2013,硕士.
[21]葛明君.我国部门预算委托代理问题研究[D].天津财经大学,财政学,2012,硕士.
[22]林臻彦.CAD/CAM种植牙导板在上前牙区种植手术中的临床效果评价[D].遵义医学院,口腔临床医学（专业学位）,2014,硕士.
[23]冯妍.烧结次数对氧化锆全瓷冠抗压强度的影响[D].河北医科大学,口腔临床医学,2013,硕士.
[24]蒋庆,叶献国,章益民,种迅,黄小坤,刘刚.高强钢筋高强混凝土预应力梁抗裂性能试验研究[J].建筑结构学报,2014,12:51-57.
[25]周晓峥,刘勘,孟波,周洞汝.基于自组织映射的多维数据集的可视化及聚簇分析[A].中国计算机学会数据库专业委员会.第十九届全国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C].中国计算机学会数据库专业委员会:,2002:3.
[26]罗振暖.改革体制加强地震预报的理论研究[J].地震学刊.1993(01)
[27]高亚波.文本分类系统的设计与实现[D].北京交通大学,2008.
[28]杨静.共轭亚麻酸（石榴酸）的油脂载体选择和生物功能的研究[D].浙江大学,食品科学,2014,博士.
[29]郧海姣.四处湘方言中山摄字的语音演变[D].北京外国语大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[30]刘振海.基于GIS的小区管理系统的设计与实现[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[31]黄适存.左乙拉西坦治疗成人癫痫的临床疗效及安全性[D].苏州大学,神经内科（专业学位）,2014,硕士.
[32]刘孝明.宜水高速公路建设管理系统研究[D].西南交通大学,2003.
[33]白世梅.“澜沧江流域”拉祜族迁徙中传统体育的变迁[D].云南师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[34]李波.一种基于取样的概念层次数据挖掘新算法[J].计算机工程与科学,2002,03:8-10.
[35]李岩明.铝管成型机的多伺服电机同步控制研究[D].沈阳理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[36]王彦涛.一类带跳的随机微分方程解的Harnack不等式[D].宁波大学,应用数学,2014,硕士.
[37]吴茉莉.白藜芦醇短时定期治疗对膀胱癌的抑制作用及其主要分子靶点[D].大连医科大学,生物化学与分子生物学,2014,博士.
[38]白玉.基于PACS系统的DR图像处理方法的研究[D].东北大学,计算机技术,2011,硕士.
[39]黄伟.日本血吸虫全基因组鸟枪法序列拼接系统的设计与实现[D].清华大学,2004.
[40]卓云.基于ADF的贵州省地质灾害在线信息平台研发[D].成都理工大学,地图制图学与地理信息工程,2013,硕士.
[41]李鑫.中年人健康价值取向与体育锻炼意识的相关研究[D].郑州大学,体育人文社会学,2013,硕士.
[42]吕复栋.民俗习惯的司法适用[D].南京师范大学,法学理论,2014,博士.
[43]李东苇.PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能及板的爆炸动力响应分析[D].长安大学,结构工程,2013,硕士.
[44]陆海霞.关于《侗寨春意》的创作报告[D].湖南师范大学,美术（专业学位）,2014,硕士.
[45]周彦豪,谢忠麟,谢洪泉,朱玉俊,胡慧贞.国内橡塑并用、橡胶改性技术的开发与前景[J].合成橡胶工业.1989(01)
[46]孙博华.并联式液驱混合动力商用车再生制动与气制动协调稳定性控制研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[47]陈凤花.地方政府在产业集群发展中的作用研究[D].郑州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[48]李坤.PHLD融合蛋白在毕赤酵母中的构建、表达及活性鉴定[D].兰州理工大学,微生物与生化药学,2012,硕士.
[49]焦方谦.彩花沟铜矿区综合异常评价方法研究及其应用[D].新疆大学,矿产普查与勘探,2013,硕士.
[50]邵婉迪.中国商业银行“走出去战略”研究[D].安徽大学,国际贸易学,2013,硕士.