文档介绍：北方工业大学
本科毕业设计(论文)开题报告书
题目: 激光测距系统的设计与实现
指导教师: 牛长流
专业班级: 通信工程11-4
学号: **********
姓名: 李阳
日期: 2015年 3 月 15日
一、选题的目的、意义
如今人们逐渐开始采用连续波体制雷达用于测距、测速、气象预报等民用领域并获得了较理想的效果。在军事领域,随着低截获概率雷达在战场上应用优势日益明显,对低截获雷达的研究也日益广泛,雷达对目标的探测能力主要表现在雷达威力上由其发射的平均功率决定,连续波雷达的发射功率电平就比同样平均功率的脉冲雷达的峰值功率低,因此,同样战场环境下,连续波雷达被侦察到的概率就远远小于脉冲雷达,可以大大提高战场生存能力。人们开始采用连续波体制用于近程、超低空目标及海上目标的探测与警戒。连续波雷达作为低截获雷达的发展方向之一,理论研究和实际应用也越来越深入。
随着高速数字信号处理技术快速发展和生产工艺日益完善,数字信号处理器件处理能力迅速提高、高速的数字信号处理成为可能,使很多模拟处理转向数字信号处理,这使我们利用来进行便携式连续波雷达系统的信息处理成为可能。
线性调频连续波雷达的应用通常都注意它的高分辨率和高测量精度。三角波线性调频连续波雷达利用差拍频率对固定目标进行检测,具有其独特的优势。如果采用锯齿波进行调制,由于锯齿波有一跳变,在整个系统中产生很强的调制周期信号,影响系统的灵敏度。如果改用三角波进行调制,由于这样突变小了一点,因此系统中调制周期信号大大减弱,提高了系统性能。另外结合信号处理算法,三角波调制通过对上/下扫频段的差频信号分别进行处理并对目标上/下扫频段的差拍频谱进行配对处理,可消除距离速度祸合,实现多目标环境中运动目标的检测与参数估计。因此,三角波线性调频连续波雷达利用差拍频率对固定目标和动目标进行检测,具有其独特优势。
二、本题的基本内容
1、系统总体结构
线性调频连续波激光测距仪受到国内外很多部门的关注,目前还处于研究试制阶段。图1所示为LFMCW激光测距仪系统的原理框图,该系统主要由信号发射模块、接收模块、数字信号处理模块三部分组成。信号发射端主要由线性调频(Chirp)信号生成模块、激光调制电路、半导体激光器和发射光学系统组成;接收机由接收光学系统、光电探测器(APD)、跨导放大器、混频器、低通滤波器、中频放大器和A/D转换器组成;数字信号处理系统主要由FFT信号处理器和逻辑判断单元构成。
发送模块数字信号处理模块
发射
光学系统
激光器
激光调制电路
Chirp信号生成模块
距离解算
门限检测
频谱分析
接收光学系统
APD
跨导放大
混频
延时的Chirp信号中频信号
图1. LFMCW激光测距仪系统的原理框图
低通滤波器
中频放大
A/D
Chirp信号生成模块产生的线性调频信号一路送入激光调制电路作为半导体激光器的光强调制信号,另一路作为本地振荡信号。光学系统对激光器发射光束进行适当的整形与扩束。回波信号通过接收光学系统聚焦到光电探测器上,光电探测器输出微弱的电流信号,经过跨导放大器后与Chirp信号生成模块送来的线性调频信号进行混频;混频器输出的信号经过滤波与放大后转化为数字信号。数字信号处理系统对中频数字信号进行