激光脈沖定距算法研究與FPGA實現(xiàn).pdf

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

2、法測量會存在最大為一個時鐘周期的隨機誤差，在計數(shù)時鐘頻率不能達到很高時，隨機誤差會很大，直接影響定距的精度。
　　針對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)多個采樣點超越門限時才認為是回波信號，否則視為噪聲毛刺進行濾除；對于回波發(fā)生幅度和波形上的失真而帶來回波時刻定位困難，本文采用幅度上升沿時間補償 ARC(Amplitude Rising Compensation)定時法對回波信號進行定時，有效提高

3、了回波的定時精度；為了在不提高計數(shù)時鐘頻率的前提下減小時鐘計數(shù)法引起的隨機誤差，本文重點研究了時間數(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，對于數(shù)字法本文研究了循環(huán)移位法。對于數(shù)字插值法本文研究了脈沖收縮法、傳遞延時法、Vernier方法三種。分別對這四種算法進行了設(shè)計，仿真并對精度等指標(biāo)進行分析。
　　現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(Field Prog