基于TDOF的分布式激光定位系統(tǒng)的研究.pdf

1、論文系統(tǒng)研究了室內(nèi)定位的相關(guān)技術(shù)背景，設(shè)計(jì)了一套基于測(cè)量激光短脈沖的飛行時(shí)差（Time Difference Of Flight，TDOF）的室內(nèi)定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)采用了半導(dǎo)體激光器和分布式高速激光脈沖接收器的研究方案。全面分析了該方案的工作原理和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。并且成功研制出了實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)，利用樣機(jī)進(jìn)行了大量的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研究的室內(nèi)激光定位系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)達(dá)到了預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具有高測(cè)量精度，空間可拓展性高等優(yōu)點(diǎn)。
　　論

2、文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外室內(nèi)定位系統(tǒng)的相關(guān)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和總結(jié)。在對(duì)定位功能需求分析的基礎(chǔ)上，提出了一種高精度，高頻率的室內(nèi)定位方法。并且基于該方法，詳細(xì)介紹使用了高斯牛頓迭代法和最小二乘法兩種快速解算定位空間坐標(biāo)的算法。同時(shí)，為了解決多點(diǎn)測(cè)量問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)。
　　在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分，研制了一種高頻穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光發(fā)射系統(tǒng)。討論了半導(dǎo)體激光器的功率特性、光譜特性等屬性，詳細(xì)研究了半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。研制了一種脈沖

3、激光接收系統(tǒng)，詳細(xì)分析了脈沖激光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路以及接收電路的設(shè)計(jì)。
　　該套定位系統(tǒng)以波長(zhǎng)為905nm的脈沖半導(dǎo)體激光器作為激光光源，激光光源分為同步光源以及定位光源兩種;使用高響應(yīng)度的APD光電探測(cè)器探測(cè)激光光源的脈沖信號(hào)，光電脈觸發(fā)信號(hào)沖采用了恒比定時(shí)電路提高了鑒別精度，采用TDC-GP21芯片基于觸發(fā)信號(hào)計(jì)算TDOF信號(hào)，最后將TDOF信號(hào)通過(guò)串口傳送到PC端使用定位算法進(jìn)行定位計(jì)算。整套系統(tǒng)中的采用的運(yùn)算芯片為性價(jià)比較高的

4、STM32F103作為核心芯片，降低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本。
　　論文設(shè)計(jì)了一套對(duì)接硬件系統(tǒng)的定位軌跡顯示軟件，在定位軌跡的還原算法中系統(tǒng)研究了兩種平滑計(jì)算軌跡的算法，通過(guò)兩種平滑方式降低外界噪聲以及系統(tǒng)誤差帶來(lái)的不良影響，對(duì)提出的兩種方法都進(jìn)行了仿真，并對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和評(píng)估。
　　實(shí)驗(yàn)選取了部分待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了位置定位測(cè)量，首先介紹了實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求，定標(biāo)實(shí)驗(yàn)流程等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)的平均定位誤差可優(yōu)化到±6mm內(nèi)，并且定位精