该技术的特点有:速度快、自动化程度低、精度高、通用性强。在电力、煤炭、钢铁和工程建设等方面有着广泛的应用前景。
目前,国内李清泉[8]在2000年做了激光雷达测量技术及其应用的研究,戴永江[9]在2002年研究了关于激光雷达的原理,张杰[10]在2010年做了关于激光雷达软件设计的研究,其针对单双基地激光雷达原理系统研究的系统扫描控制、信号接收与处理以及目标定位等工作,设计了相应的激光雷达原理系统软件。基于激光扫描发射系统的结构,推导了目标定位公式,结合扫描系统结构,编写了扫描控制及目标定位软件。根据双基地激光雷达原理系统空间同步实现方法,编制了探测空域分析软件。此外,他还编写了简便的接收功率计算和测量软件。
谌彤童在[11]2011年研究了三文激光雷达在自主车环境感知中的应用,由于基于极坐标栅格地图的分块直线拟合方法无法描述起伏路面,而二文高斯过程计算量较大,他提出了一种基于分块高斯过程回归的地面分割法。根据三文激光雷达的数据分布,他改进了一种基于Toe-Finding算法的路口检测算法。在此基础上,其改进了基于车辆观测模型和粒子滤波的动态车辆跟踪算法。
国外MariusA. Albota,Brian F. Aull等[12]在2002年做了有关三文成像激光雷达与盖革式雪崩二极管的研究。
.3 基于GP2的时间间隔测量
TDC-GP2内部主要分为以下几部:分脉冲发生器、数据处理单元、时间数字转换器、温度测量单元、时间控制单元、配置寄存器以及SPI接口。在实际应用中由于TDC-GP2功耗很低,其的输入输出电压为1.8-5.5V,核心电压为1.8-3.6V,所以可以利用电池供电,使用方便,适用于低功耗小型脉冲激光测距仪的使用要求。TDC-GP2采样激光器发射和接收的脉冲,通过内部ALU单元计算二者的时间间隔,并将计算结果发送至结果寄存器并保存,通过SPI接口连接到单片机,此处相当于单片机的一个外设,单片机对TDC-GP2的寄存器进行功能配置,并通过SPI口读取结果寄存器中的数据再作相应的处理和计算。
TDC-GP2是通过内部的模拟电路测量“传输延时”来实现的,时间测量的高精度是通过数字TDC内部门电路的延时作用来实现的。TDC-GP2拥有两个测量范围,即测量范围1和测量范围2。测量范围1的测量范围是0-1.8μs,与此相对应的距离大约是0-270m。测量范围2的测量范围可从高速时钟周期的2倍到4ms,这样可测的距离可以达到25公里。用户自己可通过设置TDC内部寄存器reg0的bit3位,选择不同的工作方式。
杨璐娜[13]在2002年关于低功耗小型脉冲激光测距仪的研究中阐述了GP2的工作原理以及实现测量的方法,对大气状态影响激光传输的各种因素进行了深入的分析。并设计了测量电路利用MSP430芯片驱动TDC-GP21实现了激光测距。朱志忠[14]在2011年做了基于TDC-GP2的便携式脉冲激光测距仪的研究,其中他设计了发射和接收系统,介绍了激光测距的原理以及TDC-GP2的实现方法。
GP21是在GP2的基础上改善功能后新推出的一款芯片,其结构原理与GP2类似,在此不再详细叙述。邵慧[15]在2012年将TDC-GP21用于时差法超声波流量计中,其为了使超声波流量计的误差在0.5%之内,利用ARM微处理器驱动TDC-GP21实现了超声波流量的测量。本文中也将对基于GP21的激光测距电路进行研究。
此外,Lombardi M等人在2001年也对高精度时间间隔的测量在全球定位系统(GPS)中的应用做了研究[16]。
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