【摘 要】
:
绝对距离测量技术以其测程远、精度高、过程可中断等优点广泛应用于工业生产、大型机械装备、航空航天等领域。随着大尺寸装备制造业的进一步发展,对测量精度和测量自动化水平要求越来越高,其需求已从单一维度的距离测量逐步拓展到空间三维测量。因此,研究高精度、远测程、集成化、对环境适应力强的绝对距离自动跟踪测量技术是未来科研的重点。调制波相位式激光测距技术以其高精度、大范围和易于集成的优点成为近年来绝对距离测量
【基金项目】
:
国家自然科学基金(资助号:61675058); 黑龙江省自然科学基金(资助号 LH2019E043); 国家科技重大专项基金(资助号:2017ZX02101006)
论文部分内容阅读
绝对距离测量技术以其测程远、精度高、过程可中断等优点广泛应用于工业生产、大型机械装备、航空航天等领域。随着大尺寸装备制造业的进一步发展,对测量精度和测量自动化水平要求越来越高,其需求已从单一维度的距离测量逐步拓展到空间三维测量。因此,研究高精度、远测程、集成化、对环境适应力强的绝对距离自动跟踪测量技术是未来科研的重点。调制波相位式激光测距技术以其高精度、大范围和易于集成的优点成为近年来绝对距离测量的研究热点,但传统测距方式存在只能进行沿光束方向的一维测量,且数据更新速度慢等问题。本文从单站式跟踪原理出发,围绕相位式绝对测距技术,设计基于相位式绝对测距技术的自动跟踪系统。论文主要研究内容如下:针对传统相位式绝对测距仪仅能实现沿光束方向单维度测量的问题,基于单站式跟踪系统结构及相位式绝对测距原理,设计集成单光源式跟踪测距一体化光机结构,并建立基于PSD位置离焦结构的光束位置偏差探测模块,通过研究目标偏差数据之间的相互耦合特性,建立跟踪控制模型,为实现对三维空间内动态目标的跟踪测距提供理论基础。针对传统光纤传导式相位测距系统引起的相位漂移大、光纤耦合调节机构复杂及调节困难等问题,设计基于不对称式分光的空间共光路测距结构,一方面在保证探测精度的同时提高测量光的光功率,将回光光效率由9.0%提升至22.5%,扩大测距范围,另一方面,在探测器前端采用调制光波凸透镜会聚的方式,简化调节机构,增大跟踪过程中的位移及角度容差,在保证测距精度的同时提高跟踪效率。针对传统测相算法测量效率低影响跟踪控制效率,测相精度低影响跟踪控制精度的问题,设计基于“乒乓机制”的多周期同步测相单元,保证数据的无间断测量及测量精度,将时间利用率提高一倍,进一步提高跟踪控制效率和控制精度。针对跟踪系统对伺服跟踪控制的要求,建立基于速度环的闭环反馈控制模型,设计基于FPGA+DSP双核的实时检测伺服跟踪电路模块与上位机显示界面,提高偏差检测模块工作带宽,实现动态目标偏差值的高精度、高实时性检测,在此基础上研究数据双向通信技术和模量传输技术,快速生成基于目标偏差值的反馈控制信号,完成跟踪系统的检测控制单元设计。基于上述关键技术研究,本文集成了高精度相位式激光测距仪的自动跟踪系统,并对测距特性和跟踪特性参数进行测试。实验结果表明:所设计的高精度跟踪测距系统可以实现偏摆方向±360°全范围,俯仰方向±60°跟踪,跟踪测距范围不小于11m,最大跟踪角速度126.81°/s,绝对距离重复性优于97μm。
其他文献
随着全固态激光器的应用逐渐广泛,对于其核心部件——激光晶体的表面质量提出了越来越高的要求。目前主要通过研磨与抛光手段以保证激光晶体的表面质量,但其加工效率很低。因此研究高效率、高质量的激光晶体超精密加工工艺具有重要意义。本文以钇铝石榴石(YAG)单晶为研究对象,基于自旋转磨削加工手段,对磨削加工中的磨削力与表面质量展开研究,旨在得到一种行之有效的激光晶体高效超精密磨削工艺。首先,建立了YAG晶体自
家庭休闲是家庭生活的重要组成部分。积极的家庭休闲有助于提升个人和家庭幸福感,增强家庭凝聚力和适应性,促进社区和国家的社会经济稳定。家庭休闲研究已成为国外休闲学研究的重要领域之一。特别自2001年以后,家庭休闲模型应运而生,模型为检验、组织和解释家庭休闲行为提供框架,对指导家庭休闲实证研究具有理论价值。文章基于Web of Science核心合集检索数据库(1900—2021年)中有关家庭休闲研究文
二维材料由于独特的结构特性表现出新颖的物理化学性质,如谷-自旋、量子霍尔效应、非线性光学,被广泛应用于场效应晶体管、太阳能电池、光电探测器等领域。此外,由于二维材料表面无悬键,与其他材料结合无需考虑晶格不匹配的问题,可将不同的二维材料堆垛构成范德华异质结构,可利用界面处的电荷转移及能带排列进一步扩宽二维纳米材料的功能性。基于此,本文以Ⅲ-Ⅵ族化合物的代表—InSe、Ga Se为研究对象,构筑GaS
滤波器组多载波技术(Filter Bank Multi-carrier,FBMC)改善了正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)频谱泄露严重、同步要求严格、需要循环前缀等问题,作为新型多载波方案,更契合移动通信发展的要求。但是,复数域正交性的丧失,带来了FBMC符号之间的干扰。这种干扰取决于FBMC采用的滤波器组和发送的数据
由于物联网的迅速发展和普及,物联网在医疗、运输、环境等领域都有着深入的应用,并且大范围内的万物互联可能会在不久的未来成为现实。可是,伴随物联网场景应用的逐渐增多,一些传统的物联网算法将在一些特殊应用的场景中失去实用性。因此,在通信上,如何选择新型的算法,从而能够让通信信号能够在物联网领域弥补传统通信系统的缺陷成为当下的热门议题。得益于线性调频信号的低功耗传输特性和较强的抗多普勒频偏特性,以Lo R
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天时、全天候、作用距离远以及穿透性强等优点,被广泛运用于军事侦察和民用测绘等领域。随着航天技术的发展,将SAR载荷搭载在卫星平台的遥感系统已经成为了研究热点。目前在轨的星载SAR多为低轨SAR(Low Earth Orbit SAR,LEO SAR),其方位分辨率与测绘带宽度相互制约,重访周期长,抗打击能力弱,提升卫星轨
外辐射源雷达本身不发射电磁波,而是“被动”地接收第三方辐射源所发出的电磁波,接收机接收到来自电离层所折射的电磁波,而电离层的时变、非均匀结构,影响了在电离层中传播的电磁波。电磁波的回波谱展宽或发生分裂,目标被强杂波的功率谱淹没,从而严重影响雷达接收机的检测性能。本文首先根据外辐射源雷达的工作机理,推导雷达接收端的信号处理模型,将匹配滤波后的回波信号,进行相位扰动校正,校正后的回波进行目标检测。其次
逆合成孔径雷达可以对各散射点的运动状态都相同的刚体进行成像,但通常情况下,目标除了主体运动,还会存在一些与主体运动不同的微动。微动调制产生的微多普勒效应是一把“双刃剑”,对于目标主体成像来说是不利的,如果微多普勒效应很严重,它会干扰甚至直接淹没目标主体的像,进而影响成像效果;对于目标的识别和分类来说是有利的,可以通过雷达回波中的微多普勒信号获取目标微动部件的信息,有利于目标探测。因此,将雷达回波中
超材料吸收器的原理是当电磁波照射到物体上时,通过调节结构形状、大小、间距等参数使物体表面的阻抗与自由空间相匹配,减少了物体表面的反射和透射,实现光吸收。基于表面等离子体共振效应,已经在微波、可见光、红外、太赫兹等频段的单波段、双波段及超宽波段实现了吸收,其在生物医学传感、探测器、太阳能电池等方面的应用备受关注。目前超材料吸收器的发展趋势是设计结构简单超薄高效率的可调单波段或超宽波段超材料吸收器。本
搜索跟踪转台是光电跟踪系统的安装平台,作为光电设备进行稳定跟踪的安装基准,可以实现光电设备方位与俯仰方向的姿态调整,是搜索、跟踪系统的光机结构基础。当光电跟踪设备处于跟踪模式时,由转台造成的指向误差对跟踪目标的跟踪精度会产生较大影响,因此对转台的指向精度分析工作必不可少。本文根据技术指标要求,进行了搜索跟踪转台的总体设计,基于多体系统理论完成了指向误差建模分析,并对转台研制提出了精度设计建议,通过