高精度调频连续波激光雷达非线性校正及测距实验研究

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作者：

苏赤远

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摘要：

激光雷达在近些年得到了广泛的研究,其中调频连续波(FMCW)激光雷达在高精度测距方面的研究尤为深入.这一体制的激光雷达综合了一系列测距系统特点,具有测距精度高,测距速度快以及适应各种复杂环境等优点.本文所研究的内容是基于FMCW激光雷达体制的基本原理,设计了一套满足近距离内高精度测距的激光雷达系统,并对其中调频非线性校正等关键技术进行了研究,最终通过实验验证了系统测距的可行性. 首先,介绍了FMCW激光雷达的基本原理,给出了距离与拍频信号频率的关系,并根据已有的基本理论对系统的关键器件进行了选择.其次说明了激光器调频非线性对测距带来的影响,给出了实验结果来说明.为消除这一影响,引入了同步采样法来校正调频非线性,给出了其理论模型,通过实验验证了此方案的校正效果.对非线性进行校正时,需要得到校正路臂长差的精确值,为此本文采用HCN气室标定校正路臂长差的方案.给出了利用HCN气室标定臂长差的光路设计,并通过实验给出了一个高精度的标定结果.最后,设计并搭建了本文最终所采用的实验系统.在已搭建的系统基础上进行了测距实验,对光纤长度以及外部空间近距离处一量块的距离进行了测量,分别给出了测距结果,并通过重复实验验证了结果的准确性,给出了存在的误差.

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关键词：

激光雷达；调频非线性；系统设计；测距实验

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1014.082757

被引量：

5