激光脈沖定距算法研究與FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)距離測(cè)量精度的要求不斷提高，出現(xiàn)了一系列距離測(cè)量的新方法。激光脈沖定距以其精度高、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量時(shí)間短、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在航天航空、導(dǎo)航制導(dǎo)、醫(yī)學(xué)成像、工程實(shí)踐等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，激光脈沖定距回波信號(hào)受環(huán)境影響很大，回波信號(hào)會(huì)混入噪聲毛刺，并且會(huì)有幅度和波形上的失真，給回波定位帶來了困難。激光脈沖定距實(shí)際是測(cè)量發(fā)射脈沖和回波之間的時(shí)間間隔，常采用時(shí)鐘計(jì)數(shù)法，但是回波時(shí)刻和計(jì)數(shù)時(shí)鐘一般是異步的，采用時(shí)鐘計(jì)數(shù)

2、法測(cè)量會(huì)存在最大為一個(gè)時(shí)鐘周期的隨機(jī)誤差，在計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率不能達(dá)到很高時(shí)，隨機(jī)誤差會(huì)很大，直接影響定距的精度。
　　針對(duì)回波中混入噪聲毛刺這一問題，本文研究了門限法去噪聲毛刺算法，當(dāng)有連續(xù)多個(gè)采樣點(diǎn)超越門限時(shí)才認(rèn)為是回波信號(hào)，否則視為噪聲毛刺進(jìn)行濾除；對(duì)于回波發(fā)生幅度和波形上的失真而帶來回波時(shí)刻定位困難，本文采用幅度上升沿時(shí)間補(bǔ)償 ARC(Amplitude Rising Compensation)定時(shí)法對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行定時(shí)，有效提高

3、了回波的定時(shí)精度；為了在不提高計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率的前提下減小時(shí)鐘計(jì)數(shù)法引起的隨機(jī)誤差，本文重點(diǎn)研究了時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換 TDC(Time-to-Digital Converter)算法，TDC目前有數(shù)字法、模擬法、數(shù)字插值法三種方法，對(duì)于數(shù)字法本文研究了循環(huán)移位法。對(duì)于數(shù)字插值法本文研究了脈沖收縮法、傳遞延時(shí)法、Vernier方法三種。分別對(duì)這四種算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，仿真并對(duì)精度等指標(biāo)進(jìn)行分析。
　　現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA(Field Prog