中国光学
中國光學
중국광학
CHINESE JOURNAL OF OPTICS
2015年
3期
422-427
,共6页
王飞%汤伟%王挺峰%郭劲
王飛%湯偉%王挺峰%郭勁
왕비%탕위%왕정봉%곽경
三维成像接收机%APD阵列探测器%高分辨测距%多抽头延迟线
三維成像接收機%APD陣列探測器%高分辨測距%多抽頭延遲線
삼유성상접수궤%APD진렬탐측기%고분변측거%다추두연지선
3 D imaging detector%APD detector array%high resolution ranging%tapped delay line
为了实现对目标的无扫描阵列激光三维成像并研究系统参数对三维成像距离分辨率的影响,研制了8×8 pixel激光三维成像接收机。接收机采用线性模式APD阵列,设计了模拟信号放大、阈值处理将回波光信号转换为数字信号后,利用FPGA设计实现64通道高精度阵列计时系统,实现了对目标的无扫描实时三维成像功能。首先对设计完成的三维成像接收机组成及成像原理进行了介绍,对三维成像接收机中APD探测器阵列信号的模拟处理和数字处理流程和实现方式进行了说明。随后分别对三维成像的核心FPGA计时系统及探测器整体进行了电子学测试和实验测试。测试结果表明,FPGA计时子系统的时间分辨率优于140 ps,三维成像系统整体距离分辨率在0.2 m左右。最后对分辨率的误差进行了分析,结果表明,激光回波强度波动是影响此接收机距离分辨率的最主要因素。
為瞭實現對目標的無掃描陣列激光三維成像併研究繫統參數對三維成像距離分辨率的影響,研製瞭8×8 pixel激光三維成像接收機。接收機採用線性模式APD陣列,設計瞭模擬信號放大、閾值處理將迴波光信號轉換為數字信號後,利用FPGA設計實現64通道高精度陣列計時繫統,實現瞭對目標的無掃描實時三維成像功能。首先對設計完成的三維成像接收機組成及成像原理進行瞭介紹,對三維成像接收機中APD探測器陣列信號的模擬處理和數字處理流程和實現方式進行瞭說明。隨後分彆對三維成像的覈心FPGA計時繫統及探測器整體進行瞭電子學測試和實驗測試。測試結果錶明,FPGA計時子繫統的時間分辨率優于140 ps,三維成像繫統整體距離分辨率在0.2 m左右。最後對分辨率的誤差進行瞭分析,結果錶明,激光迴波彊度波動是影響此接收機距離分辨率的最主要因素。
위료실현대목표적무소묘진렬격광삼유성상병연구계통삼수대삼유성상거리분변솔적영향,연제료8×8 pixel격광삼유성상접수궤。접수궤채용선성모식APD진렬,설계료모의신호방대、역치처리장회파광신호전환위수자신호후,이용FPGA설계실현64통도고정도진렬계시계통,실현료대목표적무소묘실시삼유성상공능。수선대설계완성적삼유성상접수궤조성급성상원리진행료개소,대삼유성상접수궤중APD탐측기진렬신호적모의처리화수자처리류정화실현방식진행료설명。수후분별대삼유성상적핵심FPGA계시계통급탐측기정체진행료전자학측시화실험측시。측시결과표명,FPGA계시자계통적시간분변솔우우140 ps,삼유성상계통정체거리분변솔재0.2 m좌우。최후대분변솔적오차진행료분석,결과표명,격광회파강도파동시영향차접수궤거리분변솔적최주요인소。
In order to realize scannerless three dimensional(3D) laser imaging and analyze system parameters impact on ranging precision, a 3D imaging receiver with 8 ×8 elements is implemented.The receiver utilizes linear mode APD array.Analog signal amplification and threshold processing is applied to convert the optical signal to digital pulse.Then a 64 channel time to digital convertor array is implemented in FPGA, and 3D la-ser imaging receiver is invented which can acquire 3D information of target in real-time.First the principle of 3D imaging and construction of the receiver is introduced, including procedure and implementation of the array signal processing.Then electrical test and 3D imaging experiment are carried out for FPGA timing unit and re-ceiver respectively, which indicate a timing resolution of 140 ps and range resolution of 0.2 m.At last, range resolution error is analyzed and we come to the conclusion that laser pulse energy fluctuation is the main error source.