基于TDC-GP2的激光测距仪的误差改进

摘要

激光是存在于自然界之外的光，它原本不存在，只有在受到一定的激励之后才会产生。激光方向性好，亮度高。激光测距系统将激光器作为光源，向目标发射激光束，光电接收回路接收、处理反射回的激光信号。通过计算激光经发射、传播、返回、接收的飞行时间测定距离。
　　本文介绍了激光测距的工作原理，常用的激光测距方法有相位式激光测距和脉冲式激光测距两种。相位式激光测距精度高，但不适合远距离测量；脉冲式激光测距测程远，但绝对测距精度较低。本论文的最终目的就是要提高脉冲式激光测距系统的测量精度，使其测量范围和精度能够满足更多应用领域的需求。
　　为了达到上述目的，本文从影响脉冲式激光测距测量精度的因素着手，着重于时刻鉴别和时间间隔测量的分析。外部环境引起的激光回波信号幅值不稳定，最终会影响时刻鉴别系统的准确性。常用的时刻鉴别方法有前沿时刻判别法、零点时刻判别法、恒定比值判别法，各种判别法的优缺点以及其产生的误差在正文部分都有详细的讲解。至于时间间隔测量单元，除了计数器时钟频率之外，还有许多因素影响其测量精度，包括测量过程中的量化误差、晶体振荡器频率稳定性等。文中具体介绍了直接计数法、时间间隔扩展法、时间幅值转换法、时间数字转换法等几种计时方法。
　　通过上述综合分析，最后选择了适合的单元模块，确定了硬件系统的总体框架。该方案采用恒定比值进行时刻判别，选用了高精度计时芯片。TDC-GP2是由单片机进行控制的，通过TDC-GP2的SPI口写入不同命令。在该系统上进行误差分析以及脉冲式激光测距的进一步研究。

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第1章绪论

1.1激光测距概述

1.2论文研究背景及意义

1.3误差处理原理

1.4误差的产生原因及处理方法

1.5激光测距误差的研究现状

1.6 论文的主要内容

第2章激光测距原理及性能分析

2.1激光测距系统的分类

2.2与脉冲式激光测距系统性能有关的的主要因素

2.3与脉冲式激光测距系统性能相关的其他因素

第3章激光测距系统设计

3.1系统设计原理

3.2 MCU控制系统

3.3发射电路设计

3.4时间间隔测量电路

第4章激光测距系统流程

4.1 TDC-GP2工作流程

4.2系统总流程

第5章实验结果及分析

5.1实验测试连接

5.2关键点波形

5.3误差分析及数据处理方法

第6章结论与展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢