高精度调频连续波激光雷达非线性校正及测距实验研究

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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第1章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状及发展

1.3本文的主要研究内容

第2章 FMCW激光雷达测距原理

2.1引言

2.2 FMCW激光雷达测距基础

2.3 相关器件选择

2.4 本章小结

第3章 调频非线性校正分析及校正路长度标定

3.1引言

3.2调频非线性校正

3.3校正路长度标定

3.4本章小结

第4章 FMCW激光雷达测距实验研究

4.1引言

4.2系统设计

4.3信号的预处理

4.4光纤测距实验

4.5自由空间测距实验

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢