基于MSP430的相位式激光測(cè)距儀的研究.pdf

1、激光測(cè)距是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)發(fā)展而發(fā)展起來的一種精密測(cè)量技術(shù)，因其較高的精確度特性而廣泛應(yīng)用在軍事和民用領(lǐng)域。
　　本文首先介紹了激光測(cè)距原理，然后從激光雷達(dá)測(cè)距理論出發(fā)，以激光雷達(dá)作用距離方程、激光的大氣傳輸特性對(duì)測(cè)距的影響、激光雷達(dá)的信噪比作為理論基礎(chǔ)，進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。
　　傳統(tǒng)的相位激光測(cè)距大部分都采用差頻數(shù)字測(cè)相，差頻測(cè)相的優(yōu)點(diǎn)在于由于頻率的降低，這樣必然意味著測(cè)距精度的提高，但其缺點(diǎn)是測(cè)距速率低。根據(jù)本課題測(cè)距精度

2、和測(cè)距速率的指標(biāo)要求，針對(duì)現(xiàn)有激光測(cè)距方法的局限性，提出了雙頻測(cè)相相位式激光測(cè)距方法。該方法通過MSP430單片機(jī)和先進(jìn)的CPLD技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙頻測(cè)相：粗測(cè)通過采用對(duì)鑒相脈沖填充高頻脈沖的辦法來實(shí)現(xiàn)；精測(cè)則利用時(shí)間－電壓轉(zhuǎn)換法對(duì)鑒相脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC對(duì)轉(zhuǎn)換電壓進(jìn)行采樣，通過單片機(jī)對(duì)ADC的輸出值進(jìn)行計(jì)算處理獲得精測(cè)值。該方法可以彌補(bǔ)現(xiàn)有一般相位激光測(cè)距機(jī)無(wú)法克服的缺陷，既可以保證一定的測(cè)距精度，又可以提高測(cè)距速率，從而可以

3、對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
　　論文完成了基本的硬件電路設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)以 MSP430單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心；通過單片機(jī)控制CPLD和ADC來獲得粗測(cè)和精測(cè)值；模擬電路部分包括激光調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路和接收電路以及APD高壓偏置電路；進(jìn)行串行通信電路和電源電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)樣機(jī)進(jìn)行了調(diào)試，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，初步滿足預(yù)期的指標(biāo)要求。樣機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明測(cè)距精度達(dá)到9.9mm，測(cè)距速率達(dá)到每秒4次，得到了比較理想的結(jié)果，研究工作取得了重要