基于超定方程组的相位激光测距解模糊算法.pdfVIP

第３３卷　第４期 仪 器 仪 表 学 报 Ｖｏｌ３３Ｎｏ４ ２０１２年４月 ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ａｐｒ．２０１２ 基于超定方程组的相位激光测距解模糊算法 乐　意，许贤泽，李忠兵，赵　宇，徐逢秋 （武汉大学电子信息学院　武汉　４３００７９） 摘　要：快速准确的测距解模糊算法是相位式激光测距仪实现快速测距的关键问题。研究了一种基于超定线性方程组的相位 测距解模糊算法，该算法避免了对最优解的有哪些信誉好的足球投注网站，因而运算量小、求解速度快。首先使用差频测相法在较大的不模糊距离上捕 获到目标，获得近似距离值，然后使用这一距离值准确求解出不同频率调制波之间的周期数之差，从而构建超定线性方程组，最 后应用最小二乘法求解出准确距离。同时还对该算法的２种解法进行计算机仿真，比较仿真结果，选取用间接法求解目标距 离，并对该解法进行了精度分析。对３台Ｋ６０系列激光测距仪在精度为０．１８ｍｍ的国家标准基线上进行了测距试验，结果表 明，３台样机的平均测量误差小于２ｍｍ，测量标准差小于１ｍｍ，验证了该算法是有效的。 关键词：激光测距；距离模糊；解模糊算法；超定线性方程组 中图分类号：ＴＨ７６１．２　　文献标识码：Ａ　　国家标准学科分类代码：４６０．４０ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｌａｓｅｒｒａｎｇｉｎｇａｍｂｉｇｕｉｔｙｂａｓｅｄｏｎ ｏｖｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｅｑｕａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ＬｅＹｉ，ＸｕＸｉａｎｚｅ，ＬｉＺｈｏｎｇｂｉｎｇ，ＺｈａｏＹｕ，ＸｕＦｅｎｇｑｉｕ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒａｐｉｄａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｌａｓｅｒｒａｎｇｉｎｇａｍｂｉｇｕｉｔｙｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｌａｓｅｒ ｒａｎｇｅｆｉｎｄｅｒｔｏｍｅａｓｕｒｅｄｉｓｔａｎｃｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｏｖｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｌｉｎｅａｒｅｑｕａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅ ｔｈｅｌａｓｅｒｒａｎｇｉｎｇａｍｂｉｇｕｉｔｙ．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｖｏｉｄｓｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓｅａｒｃｈｉｎｇａｎｄｒｅｑｕｉｒｅｓａｌｉｔｔｌｅｃｏｍｐｕ ｔａｔｉｏｎｔａｓｋ，ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｐｅｅｄｉｓｖｅｒｙｑｕｉｃｋ．Ｆｉｒｓｔａｎａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄｉｓｔａｎｃｅｉｓａｃｑｕｉｒｅｄｉｎｔｈｅｕｎａｍｂｉｇｕｏｕｓｒａｎｇｅ ｕｓｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｈａｓｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｐｅｒｉｏｄｎｕｍｂｅｒｓｆｏｒｔｈｅｍｏｄｕｌａ ｔｅｄｓｉｇｎａｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｕｓａｎｏｖｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｌｉｎｅａｒ ｅｑｕａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｕｓｉｎｇｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｄｉｓｔａｎｃｅｃａｎｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｃｏｍ ｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｔｗｏｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄｔｈｅｉｒｐｒｅｃｉ ｓｉｏｎｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ；ｔｈｅｉｎｄｉｒｅｃｔｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｃｈｏｓｅｎｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｌａｓｅｒｒａｎｇｅｆｉｎｄｅｒｓｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｅｌｉｎｅａｃｃｏｒｄｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｖｅｒａｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ