激光跟踪测距系统研究

摘要

随着我国科学技术的不断进步，汽车、航空航天、船舶、大型实验装置等一系列大型科学工程和大型高端装备制造业的不断发展，激光跟踪测距系统越来越多的应用于国防、工业等各个领域中。目前国内外高端激光跟踪测距系统的生产与销售几乎完全由国外公司所垄断，因此对于激光跟踪测距系统的研究有着十分重要的意义。
　　激光跟踪测距系统的主要作用是跟踪测量一个在三维空间中自由运动或静止的点，并给出其空间坐标，或通过对无数点的测量给出物体的三维形貌，因此激光跟踪测距系统是在激光测距系统的基础上加入跟踪角度测量伺服系统，使得测距激光光束从一维直线方向扩展到三维空间内任意方向，从而实现对目标的跟踪与测量。
　　本文在单站式跟踪测距系统的基础上，对跟踪原理、测距原理及系统的工作流程进行了详细的研究。同时，通过对系统的主轴系统、圆光栅测角系统、半导体激光器准直扩束系统、双光楔光轴矫正装置等主要部件的设计与分析，对整个单轴跟踪测距实验平台的整体光机结构进行了设计，并给出了设计方案。最后通过圆光栅测角实验与PSD精度验证实验对本文的设计方案进行了验证，为下一步的研究打下了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文的研究目的及意义

1．2 国内外研究及发展现状

1．2．1 国外研究及发展现状

1．2．2 国内发展现状

1．3 论文的主要研究内容和结构安排

第二章 激光跟踪测距系统相关理论

2．1 激光跟踪测距系统原理

2．1．1 单站式激光跟踪测距系统测量原理

2．1．2 系统整体设计方案

2．2 脉冲激光测距原理

第三章 跟踪系统光机结构设计

3．1 跟踪系统光路设计

3．1．1 准直扩束系统设计

3．1．2 双光楔光轴矫正装置

3．1．3 反射器

3．2 跟踪系统机械结构设计

3．3 转台轴系设计

3．3．1 影响轴系精度的主要因素

3．3．2 转台轴系结构设计

3．3．3 轴系误差分析

3．4 测角系统结构设计及误差分析

3．4．1 圆光栅测角原理

3．4．2 圆光栅及读数头的安装

3．4．3 测角误差分析及补偿

第四章 脉冲测距系统光机结构设计

4．1 脉冲测距系统光学设计

4．1．1 脉冲测距系统光路设计

4．1．2 脉冲半导体激光器准直光路设计

4．2 测距系统结构设计

第五章 参数验证实验

5．1 圆光栅测角误差实验

5．2 二维PSD精度验证实验

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

在读硕士期间发表的论文