3.3.2 测距精度比较 18

4 以实验波形为基础的时刻鉴别方法研究 19

4.1数字化测距波形的实验获取 19

4.2基于不同时刻鉴别方法的测距数据统计分布 20

4.3不同时刻鉴别方法下测距精度的比较和分析 21

结论 22

致谢 23

参考文献 24

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1960年，世界上首台激光器诞生于美国，由此开始，激光技术开始逐渐为人们所关注。随着激光技术的不断发展，它的应用范围也越来越广泛，其中激光测距这一领域得到了迅速的发展。1961年，世界首台激光测距仪在美国研制成功-优尔`文~论^文.网www.youerw.com，在军事方面，激光测距可以说是最先应用的一种激光技术[ ]。激光测距经常使用的两种方法为脉冲法激光测距和相位法激光测距。相位法测距可取得较高的测距精度，但是其测量距离有限，而且相位法激光测距系统电路比较复杂，设计难度较高[ ]。与相位法激光测距系统相比较而言，脉冲法激光测距的结构简单，不需要合作目标，测量距离较远，主要应用于远程测距，有着很广的应用范围[ ]。

激光雷达脉冲测距具有测程远、精度高、抗干扰能力强、结构简单等特点，被广泛用于军事、航空航天、测绘、体育、工业、民用等方面[ ]。近年来，人们对激光测距的精度和范围的要求不断提高，需要改善已有的方法或者采用新的方法来对测距系统不断地进行改善。目前，普通的脉冲激光测距仪仍具有一些局限性，测距的精度并不是很高，有时只是通过使用高功率的激光器、减小激光光束的发散角、增大接收口径等方法来提高测距精度，还没有新的改进方法[ ]。

激光雷达测距系统的测距精度受多种因素影响，主要有：所用激光束脉冲的上升沿时间、接收通道带宽、系统的信噪比以及时间间隔的丈量精度等，在这些因素中，时间间隔的丈量精度对激光雷达脉冲测距的精度来说非常重要，时间间隔也即是激光脉冲的往返飞行时间，可以说它有着决定性的作用[ ]。目前，经常使用的丈量时间间隔的方法主要有三种，分别是：数字法、模拟法、插值法[ ]。而时刻鉴别对于时间间隔丈量精度的影响非常大，可以说是决定性的。目前，常见的时刻鉴别的方法主要有：前沿时刻鉴别法、峰值鉴别法、恒比定时鉴别法和高通容阻时刻鉴别法[ ]，每种方法都有其各自的特点。不同的使用环境对激光测距仪的精度有着不同的要求，这时需要寻找合适时刻鉴别方法来达到对测量精度的要求，对精度要求不高时，可采用相对简单的鉴别方法，如果对精度的要求较高，则需要采用比较复杂的方法，甚至将几种方法结合起来使用。

1.2 国内外研究状况及发展趋势

1.3 课题主要研究内容

论文介绍了前沿时刻鉴别法、峰值鉴别法、高通容阻时刻鉴别法和恒比定时鉴别法的基本原理和波形的获取方法，总结了每种方法的优劣。本文的主要工作：

1. 在介绍了研究背景和国内外研究状况的基础上，阐述了激光雷达脉冲测距的基本原理。 

2. 讲述了四种时刻鉴别法的基本原理和实现方法，并进行了matlab编程仿真和实验。

3. 对结果进行了分析，总结了每种方法的优劣。前沿鉴别实现电路结构简单，但是无法解决由于回波信号波形和幅值变化造成的漂移误差，适用于脉冲比较窄的激光。峰值鉴别、高通容阻鉴别和恒比定时鉴别都可避免回波幅值和波形变化带来的误差问题，但是受到噪声的影响，峰值鉴别可能存在多个峰值，需要进行筛选；高通容阻鉴别对于回波信号极大值附近斜率引起的误差无能为力；恒比定时鉴别的测量误差受波形的影响较大，波形一旦发生大的变化，将会引起很大的误差。