单模VCSEL激光自混和测距系统设计

本文给出了一个基于自混和效应的优化设计的激光测距系统．为了提高系统的测距精度和扩大测量的动态范围,我们使用了差频模拟锁相环（APLL）取代快速傅立叶变换（FFT）对信号进行处理,同时选取合适的三角波电流调制频率fm=400-600Hz．来对测量系统的性能进行优化．当采样时间是0．1s时,实验结果袁明使用了三角波电流调制和差频APLL的测距系统．整个系统的测量动态范围也能达到50—500mm,且精度为2mm．     

星地激光时间比对原理样机及地面模拟比对试验

介绍了中国科学院上海天文台为开展星地激光时间比对研制的激光时差测量仪原理样机的性能,以及采用此原理样机进行地面模拟比对试验的结果,时差测量平均精度达到196 ps,相对频率差的测量精度达到1．2×10^-13／2800s．     

转发式测距和直发式伪距的GEO卫星联合定轨

GEO卫星是区域卫星导航系统空间段的重要组成部分.仿真模拟表明,在星座组网运行时通过差分策略可消除卫星钟差,但对只有GEO在轨运行的单星模式需要引进其他测轨技术才可能获得高精度的GEO轨道和钟差信息.本文提出联合转发式测距和直发式伪距数据的GEO卫星联合定轨和钟差估计方案,克服了转发式跟踪站数量和测距数据有限的问题,实现了对直发式伪距跟踪站星地组合钟差的估计,并且保持了卫星星历与钟差的自洽性.利用我国区域跟踪网对GEO卫星的实测数据进行了联合定轨试验,开展了详细的误差协方差分析说明了转发式和直发式两种测轨技术的贡献,结果表明：转发式测距数据的定轨残差为0.203m,直发式伪距的定轨残差为0.408m.定轨弧段内激光外符视向精度为0.076m,预报2h激光外符视向精度为0.404m,星地钟差估计精度约为1.38ns.对于基于单个转发跟踪站的转发直发联合定轨,激光外符视向精度为0.280m,预报2h激光外符视向精度为0.888m,星地钟差估计精度约为1.55ns.相关指标满足了导航服务的需求.     

无线射频模块在曲轴臂距差测量中的应用

为了克服机械式拐档表和有线数显式臂距差测量仪的缺陷,设计了一种采用无线射频模块（nRF24L01）实现双向通信的无线臂距差测量系统.该系统采用SW-ARQ和连续发送相结合的无线通信协议,将霍尔式位移传感器采集的臂距差信号传输给主控单片机,实现了无线传输.实验结果表明该系统在提高测量方便性的同时,测量精度可达到0.005 mm.     

基于最小二乘法的相位式激光测距仪

针对传统便携式激光相位测距仪测量精度较低和实时性不够的缺点,设计了一款高精度快速相位式激光测距仪.首先由ARM芯片对回波信号采样并使用最小二乘法求解信号相位;然后根据粗测尺求得待测目标的模糊距离,计算不同频率信号的周期差,构建超定方程组;最后应用最小二乘法求解出待测距离.对2台测距样机和1台K60测距仪在精度为0.18mm的国家标准基线上进行测距比较试验,结果表明:测距仪的平均测量误差不大于0.95mm,标准不确定度不大于0.50mm,平均测距时间不大于1.55s,测距精度和测距速度比K60测距仪都有了较大提升,满足市场上测距仪误差小于2mm和测距时间小于3s的应用要求.     

中频差Zeeman双折射双频激光干涉系统的实验研究

Zeeman双折射双频激光器能够输出3~40 MHz频差的双频激光,可用作高测速双频激光干涉仪的光源。针对这种激光器的特点,以频差约7 MHz的Zeeman双折射双频激光器为干涉仪的光源,建立了中频差双频激光干涉仪测量系统。经过与商用HP5528A双频激光干涉仪的比对测量实验得出,中频差双频激光干涉仪实验测量系统测量线性度小于0.002%,测量的标准不确定度小于0.1μm,证明了中频差双频激光干涉系统的可行性和针对这种光源采用的设计方案的正确性。     

一种光纤组量程扩增的激光频率扫描干涉绝对测距系统

为解决激光频率扫描干涉(FSI)测距系统随着目标距离增大测量精度下降的问题,提出了一种利用光纤组量程扩增技术实现大尺寸绝对测距的精度补偿方法。采用参考光路光程可变递增的方法,建立了光纤组量程扩增的激光频率扫描干涉绝对测距系统,通过FSI原理实现了量程扩增部分光程差的自标定。对应不同测量目标,通过粗测和精确测量,实现了系统原点自标定、光纤通道切换和目标值的精确测量。实验结果表明,在测量距离大于3 000mm后,光纤组量程扩增测距系统具有更高的绝对距离测量重复精度,在6 700mm目标位置的绝对距离重复精度比FSI测距系统的重复精度提高了2.4μm,并且在大尺寸测量方面更具有一定的优势。     

精密测距三角高程精度分析及高程混合网定权

推导了对向精密测距三角高程计算公式,并分析了对向精密测距三角高程主要误差的影响规律,从而说明竖直角测量和大气垂直折光差是精密测距对向三角高程的主要误差源;在精密测距三角高程精度估算中,提出了往返折光系数差的计算模型及其精度估算方法;分析说明了,采用实测数据计算测距三角高程的垂直折光系数差,可以有效地估算垂直折光系数差的精度.在精密高程混合网的平差中,提出基于各段测距三角高程估算精度的定权方案.最后通过对高程控制网实测数据的计算结果的比较分析,验证了精密测距三角高程精度的分析方法和定权方案的合理性,说明在精密高程混合网中不宜采用长距离的三角高程测量.     

APD线阵激光雷达多路飞行时间并行测量系统研究

论文设计并实现了8路高精度时间间隔并行测量系统,解决了1×8APD线阵激光雷达同时测量8路激光回波飞行时间的问题。系统硬件由计时板和控制板组成,具有互换性和扩展性;计时板包含1片可测量8路激光飞行时间的TDC-GPX芯片;控制板包含1片ARM STM32处理器,用于配置TDC-GPX芯片、读取测量数据、并上传数据至PC机。系统软件采用事件驱动模式编程,并融合了循环FIFO数据结构与中断技术。由测距实验及数据分析表明：该系统稳定可靠,不同通道距离测量一致性误差小于2ns。     

相位法激光测距系统

为了提高测量精度,论述了相位法激光测距的原理和提高测量精度的方法.着重对频率产生电路、差频测相和数字鉴相电路进行了比较深入的分析与讨论.从理论上论证了差频测相的原理,举例说明了数字鉴相对测量精度的影响.最后针对频率漂移、相位测量等原因引起的测量误差,提出了相应的解决措施,提高了系统的测量精度和稳定性.     

利用回波模拟对激光测距精度检验系统的设计

为解决激光测距在实际测量中受外部因素而导致结果不准确的问题, 设计了一种回波模拟系统对实测结 果进行检验。 测距系统向回波系统发射一束窄脉宽激光, PIN(Positive Input Negative)对激光采集和光电转换, 将转换完成的电信号发送至 FPGA(Field-Programmable Gate Array)中, FPGA 通过内置 PLL(Phase Locked Loop) 对电信号进行 15 倍频操作和高精度延时。 激光驱动部分利用 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)管开关性质产生窄脉冲信号, 对激光器进行调制模拟实际测量中的回波激光,最后在测距系统中得 出模拟结果。 通过对同一距离和不同距离的多次测量结果表明, 系统稳定性较高, 精度达到 0. 17 m, 误差为 0. 03 m。     

线性运放的误差传函及误差分析

本文以串联电压反馈的统一观点,提出了同、反相输入运放的归一化电压传函。并由此导出误差传函公式。通过对两种典型线路的误差分析,说明了误差传函的实用价值和各自的分析程序与特点。     

基于Elman神经网络的振镜扫描系统误差校正技术研究

为了消除激光快速成型机中振镜扫描系统的非线性扫描误差，以提高系统的扫描精度，提出了运用神经网络校正激光振镜扫描系统误差的方法．通过对BP神经网络、径向基神经网络和Elman神经网络3种不同网络的对比分析，运用Elman神经网络训练有限个标定坐标点的误差补偿值，构造全视场误差补偿曲面，然后对视场坐标进行校正补偿．通过实例分析，测试件在z、y方向的尺寸均方根误差由原来的0．2296mm、0．2107mm分别减小到0．0232mm和0．0265mm．实验结果表明，采用Elman神经网络构造振镜扫描系统误差补偿曲面，对振镜扫描系统进行动态误差校正，可以显著提高快速成型机的扫描精度．     

激光束质量评价中随机误差对测量精度的影响

以激光束矩量分析理论及光束质量因子的概念为基础，动用数理统计手段，导出了分析随机误差对测量精度影响的具体方法，将此方法实际应用于一假定激光束，通过计算机模拟仿真，得到了具体数据。     

数字通信系统中误码率的估计方法

在数字通信系统中 ,经常测试或验证系统和器件的误码率指标 ,若要获得精确的测试结果 ,必须进行无限长时间的试验。根据统计置信度原理 ,只要验证数字系统或器件的误码率指标是否优于某一规定标准 ,即可在测量精度和测试时间之间进行折衷处理 ,而且仍能保证测试结果的可信度。文章具体介绍了统计置信度的概念及数学式推导过程 ,并对利用统计置信度估计数字通信系统和器件误码率的方法、过程和实验数据配置等问题进行了分析     

基于TDC_GP21的激光测距仪设计

为提高激光测距仪测距精度,采用ACAM公司的时间数字转换芯片TDC_GP21,设计了高精度的时间间隔测量模块,采用数据拟合算法对测距系统进行了标定,并用多项测距算术平均值的方法提高系统测距精度。测量结果表明系统电路简单、精度较高、成本更低、具有量产可行性。     

一种提高脉冲激光测距中时间测量精度的方法

脉冲激光测距的应用非常广泛,其中提高测距精度是该项技术的核心之一.为实现脉冲激光测距的高精度,提出一种时间间隔测量的方法.设计采用单片机控制时间测量芯片,对发射脉冲和返回脉冲信号延迟进行测量,同时利用时间测量芯片对测量结果进行自动校准,并采用定比例时点判别可减小信号变化对时点判别的影响.通过定点测量,结果表明该方法简化了器件设计,达到了较高的测距精度,最后分析了影响脉冲激光测距精度的误差的原因.     

基于激光通信链路的星间时间同步技术

时间同步技术对于导航、定位、授时都有重要作用,是空间应用领域的热门方向.激光通信技术具有通信容量大、保密性和抗干扰性强等优点,因此受到越来越广泛的应用.本文提出了基于激光通信链路的时间同步技术,通过数据帧头实现粗测距,通过接收时钟相位实现精测距.通过理论分析,获得了基于激光通信链路的时间同步精度的理论极限,并进行模拟仿真计算.在双向单程测距条件下,1 Gbps通信速率时可以获得毫米级的测量精度和皮秒级的时间同步精度.采用BPSK相干通信体制,在实验室进行了基于激光通信链路的时间同步试验,结果符合理论预期.     

基于小波分析的卫星测控信号盲识别算法

针对卫星测控通信信息侦察中测控信号识别的问题，提出一种基于小波分析的测控信号副载波识别算法。算法首先基于小波多分辨率分析去噪原理，对混合信号进行去噪处理，然后，采用零点分区法确定副载波个数，最后设计了闽值自适应判别算法来确定各个副载波的频率分界点。仿真结果表明：该测控信号副载波识别算法精度达到95％，抗噪声干扰能力强。