基于ARM的激光测距系统研究

激光测距技术作为一种结构简单、安装方便、抗干扰能力强的高精度远距离测量方法,不仅在国防军事领域得到广泛关注,也在民生领域占据着重要地位。但是在军事侦察、资源勘探以及地理测绘等作业环境较为复杂的工作领域,若测距系统的体积过于庞大,将造成使用人员携带不便,增加劳动强度。因此,研究设计具有高集成度与小型化优良性能的激光测距系统,满足人们便捷携带的使用需求,提高系统使用的灵活性。通过分析比较不同测距方法的工作机理,选择了在中远距离范围内拥有较高精度的相位式测距法。

针对系统增加测量距离与提升测距精度之间存在的矛盾,采用了多测尺技术;选用差频测相原理,在保证信号相位差不变的同时,降低了后续信号调理电路的难度;采用自动数字测相法简化系统结构,利于系统集成小型化。依据理论分析,提出了一套基于ARM的系统总体设计方案。设计了包括基于ARM的主控模块、激光调制及发射模块、激光接收及调理模块各功能电路的硬件系统,并完成了基于ARM的相关软件开发。选择了适于系统设计要求的激光二极管与APD,完成了激光调制、发射、接收、调理以及波形转换等硬件电路的分析研究与设计;实现了基于AD9959芯片的DDS信号发生源硬件电路设计与基于ARM的驱动程序开发;完成了相位差检测、测距总体程序的软件设计,实现了测距信号的采集与显示。

通过实验,完成了各模块硬件电路的功能性测试;搭建了测距实验平台,完成了测距系统的量程、精度及稳定性性能测试,实现了系统在0.200m-30.000m测距范围内最大测量误差为?20mm,并在测距范围内的近程、中程、远程阶段,随机选取一处距离进行了50次重复性实验,验证了系统测距功能的可靠性;完成了系统在测量不同被测目标时测距性能的分析研究。