激光测距论文开题报告

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：***

专业班级：通信工程11-4

学号：***********

*名：**

日期：2015年 3 月15日

一、选题的目的、意义

二、本题的基本内容

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频谱分析与过门限检测:当判断目标存在时，在频域中提取出目标的距离信息;当频域中无目标超越探测门限时，继续重复检测、判断的动作。

2、测量原理

Chirp信号是一种非平稳的正弦波信号如图3 (a)所示，该信号在时频坐标中呈现锯齿形的特点，即信号的频率随时间线性增加至最大值，然后又回到初始频率，继续随时间线性增加。如图3 (b)所示为该信号的时域波形示意图。

LFMCW激光测距仪依据回波信号与发射信号的差频，对静止目标进行距离的测量，如图4所示，实线为发射信号的时频曲线，虚线为经理想目标反射的回波信号的时频曲线，因激光的传输需要一定的时间，使得发射信号与回波信号之间存在一定的频率差值。线性调频信号的初始频率为f0，扫频带宽为B，扫频周期为T，信号往返于目标与测距仪所需的时间为。

线性调频发射信号的表达式为：

S1（t）= A0cos(2πf0t +πkt2 + φ0 ),0

式中：A0为发射信号的幅度；k=B/T为扫频斜率；φ0为初始相位。

发射信号的瞬时频率表达式为：

(2)

对于距离为R的目标，相对发射信号，回波信号的时延为

(3)

式中，C为光速。

回波信号的表达式为

其中，为衰减系数。

因此，回波的瞬时频率为

发射信号与回波信号混频后，经过低通滤波器得到的中频信号在

故中频信号为一正弦信号，其频率为

将k=B/T与（3）式代入（7）式中得到目标的距离表达式为

三、完成期限和主要措施

第1~2周：收集参考资料、翻译外文资料

第3~4周：撰写开题报告，准备开题答辩

第5周：查阅、翻译外文资料

第6周：学习protel等软件

第7~8周：C语言及其它硬件语言方面参考资料的学习和整理

第9~13周：软、硬件设计及激光发射电路驱动和仿真

第14周：整理设计资料

第15周：撰写论文，提交论文草稿

第16~18周：修订论文，准备答辩

四、预期达到的目标

能达到激光测距的目的，误差为5m之内。

五、主要参考文献

六、指导教师意见（包括毕业实习）

七、系审查意见

八、学院审查意见