三频法相位测距研究

三频法相位测距研究
三频法相位测距研究

三频法相位测距研究

摘要:微波雷达测距分为延时法和相位法,在对微波相位测距法作了简单的介绍基础上,提出了一种新测距方法即三频测距法,有效地扩展了相位测距的距离,并具有很高得测量精度。本文通过c 语言编程对其进行模拟计算得到了正确的结果,最后还对系统误差进行了分析计算,得到了预期的效果,达到了高精度,远距离测量的要求。

关键词:雷达 距离模糊 三频 相位测距 误差

1. 引言

微波是无线电波中波长最短的一个波段,x 对应的波长范围为1mm -1m , x 有较好的反射特性和良好的定向辐射特性,因而广泛地应用在雷达测距系统中。雷达测量距离有时延法和相位法。时延法中,设雷达与目标间的距离为L ,回波时延为τ,则距离2

c L τ=

。相位法就是通过起始相位与回波相位的差来测距的,相

位法又分为单频法和双频法,单频测距的范围超过半个波长就会产生距离模糊【1】,所以测量距离很短。在双频测距中,测量距离和精度始终是一对矛盾【2】。

为此本文提出三频测距法,所取波长为0.47-0.57m ,属于特高频波段【3】

,对其进行了研究,解决了测量范围和测距精度的问题,经验证本文提出的方法可以对50-1000m 的目标进行精确测量。

2. 三频测距基本原理

target

transmitter

receiver

phase detector

?

图一 三频测距的基本原理

由于距离每变化/2λ,相位就会移动2π,在文献【4】中有详细论述,从图【5】中很容易看出总的测量距离L 应为:2

22

i

i

L n λλ?π

=?+

?

,为了分析方便,

令2

i

λλ=

,此时L 就可以表示成:

2L n ?λλπ

=+

(1)

在单频测距中,当测量距离大于0.5λ时,若能确定n 的值,即可得到测量

距离。因此可以通过增加发射频率的方法,解决此问题。设发射机发射的三个频率为1f ,2f ,3f ,所对应的波长1,23,,λλλ满足三个波长两两互素,并且相邻波长差

0.01≤m ,则有如下的关系式:

11112L n ?λλπ=+ (2) 2222

2L n ?λλπ=+ (3) 3333

2L n ?λλπ

=+

(4) 若双频测距,则只取方程组(2),(3),则满足22211

121

1

2n n λ?λ?λλπλ?-?=

?+

? ,即可

成为方程组的解,此时测距范围较小,再增加一个频率,则123,,n n n 的约束关系加强,这样可以明显增加测距范围,最终的目标是让这三个方程组在测距时有唯

一的一组解,否则存在多值问题,产生距离模糊。

3.实验结果分析

3.1影响测距精度的因素

(1)相位误差的影响

从以上的推导及实例中可以看出,相位的测量误差会对测量结果产生影响,设相位计的允许误差为±0.5%,微波波段这个精度的相位计可以实现【6】,若所用的相位计误差大于±0.5%,可以采用线性相位修正数学模型【7】来减小相位对测距的影响,设信号源发射的频率为123,,f f f ,它们所对应的波长分别为123,,λλλ。下面举一组数值为例进行分析说明。

设1230.47,0.48,0.49m m m λλλ===

表一 相位理论值和实际值测距的对比

理论值 实际值(误差≤±0.5%) 测量距离L

相位Δφ 第一组 第二组 相 位 Δφ

第一组n 值 第二组n 值 无误差 n 值 n 值

有 误 差

500.13m

10π/47

n 1=1064 n 1=3416 10.05π/47 n 1=1063.99 n 1=3416.00 90π/48 n 2=1041 n 2=3344 89.55π/48 n 2=1040.99 n 2=3344.00 66π/49

n 3=1020 n 3=3276 66.33π/49

n 3=1019.99 n 3=3276.00

通过VC6.0模拟,实现了相位的理论值和实际值对测量距离影响的对比,对表格中有误差测量时的n 值进行近似,若小数部分的前两位为99,则n 值取整数部分加1,若小数前两位为00,直接取整数部分,表中很容易看出有误差和

误差时的第一组n 值和第二组n 值均相同,由此可以得出结论,±0.5%的相位误差不会对测量结果造成影响。 (2)波长误差的影响

由于各种因素的影响,信号源发射的波长可能和我们需要的波长并不完全相同,设波长允许的误差为±710-,由于相位允许的误差为0.5%±,则测距的公式可以写为

7

(110

)(10.5%)2L n ?λπ

-=±+

± λ (5)

测量精度(P )=误差值/理论值, 当2?π= 时,误差最大,从公式(5)中可以得出

7

3

5P =10

10

1

n --+

?+ (6)

从公式(6)中可以看出当n 越大,测量精度越高,当n=1000时,测距精度可达

6

10

-。然后将波长及相位代入公式,其余分析方法和相位分析时相同,这里不再

重复,经验证, ±710-的波长误差也不会对测距结果产生影响。

3.2测距范围与最大不模糊距离的曲线图

在不增加成本和系统设计复杂的情况下,尽可能大的增加测距范围,又不产生距离模糊问题。下图就很好的说明了测距范围与最大不模糊距离之间的关系。

上图中第一,二,三组波长取值依次为1230.47,0.48,0.49m m m λλλ===;1230.49,0.5,0.51m m m λλλ===; 123053,0.54,0.55m m m λλλ===,可见它们的

变化规律大致相同,且测量距离超过一定的范围就会产生距离模糊,图中的A 点为测距的起始距离,当距离小于50米时可以采用超声波测距,操作简单,成本又低。当图中C 点实际距离为1105.08m ,但在图中可以看出,在0.06c U m =(很小,一般不会为零,图中0.01D E U U m ==)就会出现第一组n 值,这样我们需要的n 值就会成为第二组值,产生距离模糊现象,由于在AB 段可以实现在一定距离范围内的不模糊测量,因此实际测量时主要应用的就是AB 段。

4.结论

本文提出的三频法测距,有效的解决了测量范围和精度的矛盾,经验证若波长取在0.47-0.57m 之间,并且相邻波长差0.01≤m ,为了增大测量距离,取三个波长为互素关系,可以实现50~1000m 的无模糊测量。当然也可以取其他的波段,那么它所对应的无模糊测距范围也会有所不同,例如若取0.9~1.1m 波段,经验证可以实现50~3000m 的无模糊测量,但这个波段的直线传输特性不如0.5m 波段,若波长取得太短,如λ=0.2m,则比相就会变得比较困难。因此三频法测距的关键就是对波长(或频率)的正确选取以及相位的精确测量,这为实现测距提供了一种新的方法。

参考文献

【1】Bassem R. Mahafza and Atef Z. Elsherbeni. Matlab Simulations For Radar Systems DesignM].Beijing : Publishing House Of Electronics Industry , 2009:135-146 【2】Yuan Junquan, Cheng Zhu, Huang Fukan, Sun Xiaochang. A new approach to

improve performance of digitized CW ranging radar[J]. Signal processing, 2004, 20(1): 86-89

【3】雷达系统导论 79-80

【4】Ding Lufei and Geng Fulu. Radar Principles[M] Xi ’an :西安电子科技大学出版社,2002. 7-8

【5】Wang Tao. Research of the phase laser ranging technology[J]. Laser & Infrared, 2007,37(1): 30-31

【6】Wang Xiuxia. Study and design of phase meter with high precision[D]. 出版地:

出版者,出版年.1

【7】Xie Hongsen. The error analysis of phase ranging[J]. Practical measurement

technology ,2001, 卷(4):28-29

高精度超声波测距系统设计

高精度超声波测距系统设计。 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为:超声波定期发送超声波,遭遇障碍物时发生反射,发射波经由接收器接收并转化为电信号,这样测距技术只要测出发送和接收的时间差, 然后按照下式计算,即可求出距离: 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求, 因此,广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级,测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上, 给出了一种改进方案,测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播 的时间误差引起的。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定,为了能够提高计时点选择的准确性,本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外,当要求测距误差小于 1 mm时,假定超声波速度C=344 m/s(20℃室温),忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s,即2.907 ms。根据以上过计算可知,在超声波的传播速度是准确的前提下,测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级,就能保证测距误差小于1 mm的误差。使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度,因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在 1 mm的测量范围内。

相位解缠算法研究

一、引言 合成孔径雷达干涉测量技术(synthetic aperture radar interferometry, InASR)将合成孔径雷达成像技术与干涉测量技术成功地进行了结合,利用传感器高度、雷达波长、波束视向及天线基线距之间的几何关系,可以精确的测量出图像上每一点的三维位置和变化信息。 合成孔径雷达干涉测量技术是正在发展中的极具潜力的微波遥感新技术,其诞生至今已近30年。起初它主要应用于生成数字高程模型(DEM)和制图,后来很快被扩展为差分干涉技术( differential InSAR , DInSAR)并应用于测量微小的地表形变,它已在研究地震形变、火山运动、冰川漂移、城市沉降以及山体滑坡等方面表现出极好的前景。特别,DInSAR具有高形变敏感度、高空间分辨率、几乎不受云雨天气制约和空中遥感等突出的技术优势,它是基于面观测的空间大地测量新技术,可补充已有的基于点观测的低空间分辨率大地测量技术如全球定位系统(GPS)、甚长基线干涉(VLBI)和精密水准等。尤其InSAR在地球动力学方面的研究最令人瞩目。 二维相位解缠是InSAR 数据处理流程中重要步骤之一,也是主要误差来源,无论是获取数字高程模型还是获取地表形变信息,其精确程度都高度依赖于有效的相位解缠。因此,本人在课程期间对相位解缠的相关文献进行了阅读。 二、InSAR基本原理

用两副雷达天线代替两个光源1S ,2S ,对地面发射相干信号,将 得到类似的条纹图。因为雷达信号与光线本质上都是电磁波,所以只要保证雷达天线载具运行轨道的稳定,那么两个信号到达地面上某一点处的路程差是确定的,只与该点在地面上的位置有关。在 InSAR 干涉测量中有两种模式,一种是在载具(卫星或飞机)上搭载一具天线,而载具两次通过不同轨道航线飞经目标地域上空,此种称之为单天线双航过模式;另一种在载具上搭载两副天线,只飞经目标地域上空一次,此种方式称之为双天线单航过模式。不论是哪种方式都可以用图 2.2 来模拟并作出几何解释。 在测量中两副天线或两次航过接收的数据可以各获得对地面同一区域的两幅包含幅值与相位信息的二维复数据图像,分别以1S ,2S 表示为 111114||exp()||exp()j r S S S π?λ==

高精度时间间隔测量方法

高精度时间间隔测量方法综述 孙杰潘继飞 (解放军电子工程学院,安徽合肥,230037) 摘要:时间间隔测量技术在众多领域已经获得了应用,如何提高其测量精度是一个迫切需要解决的问题。在分析电子计数法测量原理与误差的基础上,重点介绍了国内外高精度时间间隔测量方法,这些方法都是对电子计数法的原理误差进行测量,并且取得了非常好的效果。文章的最后给出了高精度时间间隔测量方法的发展方向及应用前景。 关键词:时间间隔;原理误差;内插;时间数字转换;时间幅度转换 Methods of High Precision Time-Interval Measurement SUN Jie , PAN Ji-fei (Electronic Engineering Institute of PLA, HeFei 230037, China) Abstract: Technology of time-interval measurement has been applied in many fields. How to improve its precision is an emergent question. On the bases of analyzing electronic counter’s principle and error, this paper puts emphasis upon introducing high precision time-interval measurements all over the world. All these methods aim at electronic counter’s principle error, and obtain special effect. Lastly, the progress direction and application foreground of high precision time-interval measurement methods are predicted. Key Words: time interval; principle error; interpolating; time-to-digital conversion; time-to-amplitude conversion 0引言 时间有两种含义,一种是指时间坐标系中的某一刻;另一种是指时间间隔,即在时间坐标系中两个时刻之间的持续时间,因此,时间间隔测量属于时间测量的范畴。 时间间隔测量技术在通信、雷达、卫星及导航定位等领域都有着非常重要的作用,因此,如何高精度测量出时间间隔是测量领域一直关注的问题。本文详细分析了目前国内外所采用的高精度时间间隔测量方法,指出其发展趋势,为研究新的测量方法指明了方向。 1 电子计数法 1.1 测量原理与误差分析 在测量精度要求不高的前提下,电子计数法是一种非常好的时间间隔测量方法,已经在许多领域获得了实际应用,其测量原理如图1所示:

国内外相关研究现状综述知识分享

1.2 国内外相关研究现状综述 1.2.1国外研究综述 1)人力资源外包 Lever觉得外包是一种管理策略,将非核心业务委托给外部专家执行,使公司能专注于本身核心业务发展,以提高竞争优势[3]。而人力资源管理外包,则是一种特殊的外包形式。greer认为,外包是由外部伙伴在重复基础上从事原来由企业内部从事的人力资源任务[4]。 对于人力资源外包,许多国外学者认为,对许多企业来说,外包浪潮的兴起并不意味着一定要实行人力资源管理外包,人力资源管理的实践性很强,往往对适合的企业才最好。 在总结外包优势的基础上,Rodriguez和Carlos指出与专业的雇佣组织签订合同来处理企业的人力资源职能是一个可变的结论,专业雇佣组织可以与他的顾客建立一个雇佣合作关系。Greet认为有五项竞争因素使企业将人力资源部分或是全部外包,分别是企业精简、快速成长或衰退、全球化、竞争增加以及企业再造,而在这些竞争因素背后的根本因素其实就是降低成本与增加人力资源的服务品质。 关于人力资源外包的风险,Quelin认为一个是企业在外包过程中对外包商的过分依赖,他们认为外包后企业就不用再过问这部分工作了,全部由外包商负责就行,很少进行沟通。另外一个是外包商的工作效率及能力不能达到既定目标,影响组织绩效的完成,把工作交给外包商后,企业失去了对这部分工作的控制,至少不能完全控制,于是当外包商的能力及效率不能达到原来期望的时候,就会影响企业的整体绩效。Bahli,Bouchaib等根据交易成本的观点,归纳了外包所具有的风险带来的不确定性有以下两点:交易的不确定性;委托的不确定性和所提供服务的不确定性。 以上研究表明国外的人力资源外包相关研究大多集中在外包决策、外包作用与外包风险上。主要关注的是企业人力资源外包在实际运用中的可行性与实践中的问题。在人力资源外包中引入信任的研究不多。国外学者对信任的研究集中在信任的作用、类型与建立上。这里只摘录其中的一部分。 2)信任 梅耶、戴维斯、斯库尔曼认为:信任是指一方在有能力监控或控制另一方的情况下,宁愿放弃这种能力而使自己处于弱点暴露、利益有可能受到对方损害的状态。Sabel认为:“相互信任就是合作各方坚信,没有一方会利用另一方的脆弱点去获取利益。”胡孔河将信任定义为:在一定情境下,一方凭借自己对对方的

一种高精度超声波测距仪测量精度的研究

收稿日期:2005-10-08;修订日期:2005-12-25 基金项目:中国大洋矿产资源研究开发协会技术发展资助项目(DY 105-03-02) 作者简介:卜英勇(1944-),男,安徽芜湖人,中南大学教授,博士生导师,主要研究方向为设备资产管理、设备状态 监测与故障诊断. 文章编号:1671-6833(2006)01-0086-05 一种高精度超声波测距仪测量精度的研究 卜英勇,何永强,赵海鸣,任凤跃 (中南大学机电工程学院,湖南长沙410083) 摘 要:在超声波测距技术中,通常受温度的影响和传播声时(T OF )的检测误差,使得超声波测距的精度不高.为了提高超声波测距仪的测量精度,针对传统超声测距仪在结构上进行了改进,安装了具有温度补偿功能的标准校正器具;同时,根据回波信号的传输特征,利用小波分析法对回波信号进行运算处理,提出了基于小波包络原理的峰值检测方法.试验结果表明:这些技术显著提高了超声测距的精度并增强了超声检测的可靠性. 关键词:超声波测距;标准校正板;小波分析;峰值检测;中图分类号:T B 559 文献标识码:A 0 引言 超声波测距技术是近年来出现的测距新技 术,是一种非接触的检测方式,和红外、激光及无线电测距相比,它具有结构简单、可靠性能高、价格便宜、安装维护方便等优异特性,在近距范围内、颜色以及电、磁场的影响,在恶劣作业环境下有一定的适应能力.因此利用超声波测距在实现定位及环境建模场合,如:液位、汽车防撞雷达、井深及管道长度测量、机器人定位、辅助视觉系统等方面得到广泛的应用[1~6].但传统的超声波测距仪测量精度普遍较低,都不能满足高精度测量的要求.为了克服此不足,我们从测距仪结构设计和回波信号处理的角度出发,提出了基于回波包络峰值的检测方法,从而进一步提高测距仪超声检测的精度[7~10]. 1 超声波测距原理及系统硬件电路组成 超声波测距是借助于超声波脉冲回波(即声纳法)来实现的.该系统原理如图1所示. 设脉冲超声波由探头发出到接收所经历的时间为t ,超声波在空气中的传播速度为c ,从探头到目标探测物的距离为d ,则 d =1 2 ct (1)2 超声波测距仪的结构改进及温度补偿 原理 超声波在空气中的传播速度随着环境温度、湿度以及大气压力的变化而变化,其中以环境的温度对声速的影响最大.环境温度每升高或降低1℃,声速就增加或减小0.607m/s.因此,消除由温度的变化而引起的测距误差就显得尤为重要. 图1 超声波测距系统原理框图 Fig.1 The principle frame diagram of ultrasonic distance measurement system 2006年 3月第27卷 第1期郑州大学学报(工学版) Journal of Zhengzhou University (Engineering Science )Mar. 2006V ol.27 N o.1

国外研究综述

在国外的经济史上,学者们从很早以前就开始将效率和公平作为经济发展最重要的两个目标。但效率和公平似乎一直都很难保持同步,提高效率的政策同时也会降低公平,这样的效率和公平的失衡在所得税中尤其突出(Mirrlees 1971; Ramsey 1927)。人们普遍认为实现效率的最好方法是进行一次性征税(lump sum taxes),这样不会扭曲人们的选择,但要实现纵向公平则要求实行累进税。结果,有效率的税收就会降低公平,反之亦然。 国外的学者对个人所得税促进公平的作用进行了大量的研究。Wagstaff收集了OECD中12个国家的20世纪80年代晚期至20世纪90年代初的家庭调查数据,采用AJL的分解法,利用实证分析和回归分析的方法,对个人所得税的再分配效应进行了研究,从而得出结论认为在其他条件不变时,主要依靠税收抵免和大量使用非标准扣除的个人所得税体系的国家,更容易在实际和潜在的再分配效应中表现出明显的差异。但作者并未对税率结构和税基扩大的改革哪个的影响是占主导作用给出结论;同时,作者只是将注意力集中在个人所得税上,排除了其他一切税种的影响,包括社会保险,这使得其研究不是很全面。 。Wagstaff收集了这十二个国家, 然后利用(AJL是指J. Richard Aronson, Paul Johnson and Peter J. Lambert于1994年提出的一种方法,利用税前和税后基尼系数的不同来测量税种对收入分配的影响),(empirical analysis)(regression analysis),得出结论:结果还表明在20实际80年代末期和20世纪90年代初期,那些进行税率结构和税基扩大的改革在收入再分配上更容易产生相反的作用。税率结构的改革能够减少税率等级,降低平均税率,结构会导致纵向分配的下降。税基扩大改革,能缩短实际和潜在再分配效应的差距。作者在文中收集了大量的关于数据,从横向不公平和再排序方面对个人所得税的作用进行了实证分析,并得出了很多实证分析的结果。这对后来对个人所得税公平方面的研究将会有很大的启发作用, Richard和Eric(2005)研究了发展中国家的个人所得税的再分配作用,二人通过对发展中国家和发达国家之间的对比研究,认为发展中国家不应该依靠个人所得税来实现再分配的功能,因为发展中国家的个人所得税现在不够完善,累进税的实施也是需要成本的,而且存在着机会成本。二者认为在发展中国家,为了有效维护公平,在个人所得税税制完善方面可以从三方面入手:一实施综合所得税,二实施推定征税法,三实行二元所得税。 最后作者还提出在发展中国家里普遍存在这市场失灵的特征,所以最好的政策是引入税基广泛的增值税来提供政府的支出。Richard和Eric的这篇文章对长期以来个人所得税调节贫富差距的作用提出了新的见解,给依赖个人所得税调节贫富差距的发展中国家一个警醒,不能完全只依靠个人所得税来调节贫富差距,这对以后的个人所得税的研究很大程度上给了一定的借鉴,但文中的实证分析较少,问题可能反映的不全面,理论结果也存在不全面问题。 Denvil Duncan.和Klara Sabiranova Peter(2008)则探究了国家个人所得税体系是否会影响收入的不公平。二人利用多国详细的个人所得税信息,建立1981年至2005年全面随时间变化的国家所得税体系的结构性累进税体系,并采用理

激光雷达测距原理与其应用

目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (1) 1雷达与激光雷达系统 (2) 2激光雷达测距方程研究 (3) 2.1测距方程公式 (3) 2.2发射器特性 (4) 2.3大气传输 (5) 2.4激光目标截面 (5) 2.5接收器特性 (6) 2.6噪声中信号探测 (6) 3伪随机m序列在激光测距雷达中的应用 (7) 3.1测距原理 (7) 3.2 m序列相关积累增益 (8) 3.3 m序列测距精度 (8) 4脉冲激光测距机测距误差的理论分析 (9) 4.1脉冲激光测距机原理 (9) 4.2 测距误差简要分析 (10) 5激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用 (10) 6结束语 (11) 致谢 (12) 参考文献 (12)

激光雷达测距原理与其应用 摘要:本文简单介绍激光雷达系统组成,激光雷达系统与普通雷达系统性能的对比,着重阐述激光雷达测距方程的研究。针对激光远程测距中的微弱信号检测,介绍一种基于m序列的激光测距方法,给出了基于高速数字信号处理器的激光测距雷达数字信号处理系统的实现方案,并理论分析了脉冲激光测距机的测距误差。了解并学习激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用。 关键词:激光雷达;发射器和接收器特性; 伪随机序列; 脉冲激光;测距误差 Applications and Principles of laser radar ranging Student majoring in Optical Information Science and Technology Ren xiaonan Tutor Shang lianju Abstract:This paper briefly describes the composition of laser radar systems, laser radar system and radar system performance comparison of normal, focusing on the laser radar range equation. Laser Ranging for remote signal detection, presents a introduction of a sequence based on laser ranging method m, gives the high-speed digital signal processor-based laser ranging radar digital signal processing system implementations, and theoretical analysis of the pulse Laser rangefinder range error.We understand and learn application of Laser radar in the mobile robot and other aspects. Key words:Laser radar; Transmitter and receiver characteristics;Pseudo-random sequence;Pulsed laser;Ranging error. 引言:激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物,激光具有亮度 高、单色性好、射束窄等优点,成为光雷达的理想光源,因而它是目前激光应用主要的研究领域之一。激光雷达是一项正在迅速发展的高新技术,激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始,逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术,使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。利用激光作为遥感设备可追溯到30多年以前,从20世纪60年代到70年代,人们进行了多项试验,结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力,其中包括激光测月和卫星激光测距。激光雷达测量技术是一门新兴技术,在地球科学和行星科学领域有着广泛的应用.LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称,通常指机载对地激光测距技术,对地激光测距的主要目标是获取地质、地形、地貌以及土地利用状况等地表信息。相对于其他遥感技术,LIDAR的相关研究是一个非常新的领域,不论是在提高LIDAR数据精度及质量方面还是在丰富LIDAR数据应用技术方面的研究都相当活跃。随着LIDAR传感器的不断进步,地表采点密度的逐步提高,单束激光可收回波数目的增多,LIDAR数据将提供更为丰富的地表和地物信息。激光测距可分为星载(卫星搭载)、机载(飞机搭载)、车载(汽车搭载)以及定位(定点测量)四大类,目前激光测距仪已投入使用,激光雷达正处在试验阶段,某些激光雷达已付诸实用.本文对激光雷达的测距原理、发射器和接收器特性、束宽、大气传输以及目标截面、外差效率进行分析, 提出基于伪随机序列的激光测距技术 ,可将激光

高精度超声波测距系统设计

高精度超声波测距系统设计 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为:超声波定期发送超声波,遭遇障碍物时发生反射,发射波经由接收器接收并转化为电信号,这样测距技术只要测出发送和接收的时间差,然后按照下式计算,即可求出距离: 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此,广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级,测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上,给出了一种改进方案,测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定,为了能够提高计时点选择的准确性,本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外,当要求测距误差小于1 mm时,假定超声波速度C=344 m/s(20℃室温),忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s,即2.907 ms。根据以上过计算可知,在超声波的传播速度是准确的前提下,测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级,就能保证测距误差小于1 mm的误差。使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度,因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在1 mm的测量范围内。

一种高精度超声测距方法的研究

Study of a N ew U ltrasonic Distance Measurement Method with High Precision W A N G Wensheng,Q I Guangx ue,W EN S huhui,FEN G Bo (Yanshan U niversity,Qinhuangdao Hebei066004P.R.China) Abstract: A new method for ultrasonic distance measurement based on ultrasonic circulation and multi2pulse e2 cho principle is presented in the paper.The ultrasonic distance measurement system based on the single chip mi2 crocomputer is given.This method can conquer the limitation of pulse2echo times and improve the accuracy of measurement after temperature compensation. K ey w ords: ultrasonic distance measurement;high precision;temperature compensation 一种高精度超声测距方法的研究① 王文生,齐广学,温淑慧,冯 波 (燕山大学,河北 秦皇岛 066004) 摘要:本文介绍了一种基于超声波循环反射测量原理的高精度超声测距方法,并给出了以单片机为核心的测距系统的组成.本测量法克服了多次反射法中对回波脉冲个数的限制,经温度补偿后测量精度得到了明显改善. 关键词:超声测距;高精度;温度补偿 中图分类号:TB559 文献标识码:A 文章编号:1004-1699(2002)03-0219-03 1 引 言 超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法,和激光、涡流和无线电测距方法相比,具有不受外界光及电磁场等因素的影响的优点,在比较恶劣的环境中也具有一定的适应能力,且结构简单,成本低,因此在工业控制、建筑测量、机器人定位等方面得到了广泛的应用[1,2].但由于超声波传播声时难于精确捕捉,温度对声速的影响等原因,使得超声波测距的精度受到了很大的影响,限制了超声测距系统在测量精度要求更高的场合下的应用,为此,本文提出一种改进后的超声反射测距方法,并设计了以单片机为核心的超声测距系统.2 超声波循环反射测量原理 脉冲反射法,又称回波法,是利用超声波在介质中传播遇到声阻抗有差异的界面时产生反射现象来工作的.根据反射次数的不同,可分为一次脉冲反射法和多次脉冲反射法.多次脉冲反射法是目前最常用的一种超声测距方法,它是指一个超声脉冲多次往返于超声探头与被测界面之间,通过检测电路得到各个超声波发射和接收的波形,再由波形整形后得到相当于超声波传播声时的方波信号[3].由此声时和超声波在已知介质中的声速便可以得出距离,超声波探头到被测物体的距离公式为: x= nc 2kf r (1) 2002年9月 传 感 技 术 学 报 第3期 ①来稿日期:2002204215

相貌偏见研究述评_刘石磊

相貌偏见研究述评 刘石磊 (南京师范大学教育科学院,江苏南京210097) 摘要:在国内外,相貌已经被认为是一项重要的资源。而社会中的相貌偏见也越来越引起人们的重视。本文从职场、人格特征、能力素质、社会交往及儿童几个方面来回顾相貌偏见的有关研究,并对相貌偏见产生的原因及其造成的影响进行探究,最后提出在相貌偏见研究领域还存在的一些问题及展望。 关键词:相貌偏见;外貌的刻板印象;人格特征;社会交往 中图分类号:C912.6文献标识码:A文章编号:1002-9753(2009)06-0087-08 一、前言 有句名言这样说/漂亮的都是美好的!0事实果真如此吗?相貌是人的一种外在属性,虽然不同时代、不同社会、不同民族可以有不同的相貌评价标准,但从本质来说,/以貌取人0也就是相貌偏见属于典型的非理性行为。相貌偏见(physica l a ttractiveness bias)是指对某个人的相貌所持有的一种不公平、不合理的消极否定的态度。目前已有大量研究证明在社会中有很多领域存在相貌偏见。在国外,很早就有研究证明了相貌是一项重要资源,作为一种身份特征,同智力、魅力、幽默、运动能力、社会价值联系在一起[1]。人们认为相貌有吸引力的人(physical attractiveness)具有积极的社会人格,有较顺利的社会经历和令人愉快的职业,会有良好的配偶和伴侣,他们的结婚对象往往具有较高的社会地位。外貌对人的影响包括社会的,心理的和经济的等多个方面。D ion,Bersche i d和W alster(1972)发现人们头脑中存在着一种关于外貌的刻板印象(physica l attracti v eness stereotype),会认为/美的就是好的0(W hat Is B eautifu l Is Good)。与相貌平平的人相比,漂亮的人会被认为在社交方面更讨人喜欢,他们给人感觉更亲切,更强壮,更善良,更幸福,更成功,会有更多令人兴奋的约会。相貌这个变量还可能会影响社会交往的多个方面[2]。甚至有研究发现法官在法庭上给罪犯判决时,也难免受到仪表因素的影响。一般来说,对漂亮的被告判的比较宽容,对那些长的难看的像坏人的被告就判的重一些,但对利用相貌吸引力作案的被告判决反而会更重[3]。同时也有一些研究发现相貌有时同一些消极的期望联系在一起,一般认为有吸引力的个体在某些认知任务中成功潜力小,不够正直,很少关心他人,不谦虚且育儿能力差[4]。 二、相貌偏见研究的领域 (一)与职场相关的相貌偏见研究 国内外的研究结果都显示在求职过程中,长的漂亮的大学生在无意识的情况下会给招聘者留下好印 收稿日期:2009-05-16修回日期:2009-06-02 作者简介:刘石磊(1977-),女,吉林松原人,南京师范大学教育科学院,硕士研究生,研究方向为情绪心理学。 87

激光测距论文讲解

激光测距及在军事上的应用 摘要 激光技术这一高新技术,经过半个世纪的发展,从机理原理,实验手段到制造工艺都已逐步成熟,且先进的激光器不断研制成功,并凭借其高亮度、方向性强、单色性好、相干性好的显著特点,在工业、农业、医疗、军事等领域的应用已经是大显神威。而激光武器经过不断地开发和研究,目前已有了重大的进展:低功率激光武器已开始装备部队,高功率激光武器则在技术上已基本成熟,将在未来现代化战争或局部战争中发挥举足轻重的作用。 本文简要介绍了脉冲激光测距原理及常见的激光测距仪,并对它们在军事上的应用作了相应的介绍。 关键词:激光测距;激光测距仪;军事应用 一、引言 激光测距是激光在军事上应用最早和最成熟的技术。自1960 年第一台激光器--红宝石激光器发明以来,便有人开始进行激光测距的研究。和微波测距等其它方法相比,激光测距具有更好的方向性和更高的测距精度,测程远,抗干扰能力强,隐蔽性好,因而得到广泛的应用。激光测距的研究还对雷达技术的发展起了很大的促进作用,因而在国民经济和国防建设中具有重要意义。根据所发射激光状态的不同,激光测距分为激光脉冲测距和连续波激光测距,后者根据起止时刻标识的不同又分为相应激光测距和调频激光测距。本文将介绍脉冲测距的最新技术发展。 二、脉冲激光测距原理 脉冲激光测距是利用激光脉冲持续时间极短,能量在时间上相对集中,瞬时功率很大(一般可达兆瓦)的特点,在有合作目标的情况下,脉冲激光测距可以达到极远的测程;在进行几公里的近程测距时,如果精度要求不高,即使不使用合作目标,只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射索取的反射信号,也可以进行测距。 图1 脉冲飞行时间激光测距系统 一个典型的脉冲飞行时间激光测距系统通常有以下五个部分组成:激光发射单元,一个或两个接收通道,时刻鉴别单元,时间间隔测量单元和处理控制单元。激光发射单元在t0 时刻发射一激光脉冲,其中一小部分功率直接进入接收通道1,经时刻鉴别单元产生起始(START)信号,开始时间间隔测量;其余功率从发射天线向目标发射出去,经距离R 到达目标后被反射;接收通道2 的光电探测器接收到返回脉冲,经放大后到达时刻鉴别单元,产生一终止(STOP)信号,终止时间间隔测量;时间间隔测量单元把所测得的结果t 输出到处理控制单元,最后得到距离R=ct/2。

高精度高重频脉冲激光测距系统

第40卷第8期红外与激光工程2011年8月Vol.40No.8Infrared and Laser Engineering Aug.2011 高精度高重频脉冲激光测距系统 纪荣祎,赵长明,任学成 (北京理工大学光电学院,北京100081) 摘要:在三维激光扫描探测系统中,激光测距的测量重频和测量精度是影响整个系统性能的关键参数。介绍了三维激光扫描探测系统的工作特点,设计了一种以Nios II嵌入式软处理器为核心的高重频、高精度脉冲激光测距系统。通过分析影响测量重频和测距精度的因素,采用双阈值时刻鉴别方法进行计时起止时刻的鉴别,使用TDC-GP2高精度时间间隔测量芯片进行精密计时,设计了基于Nios II嵌入式软处理器的计时控制系统以提高测量重频。实验结果表明:实现了测量重频为20000次/s、测距精度为3cm的激光测距。与传统的单片机控制的计时系统相比,该系统不仅测量重频和测量精度高,且具有更好的可扩展性和灵活性。 关键词:脉冲激光测距;精密时间测量;三维激光扫描;Nios II 中图分类号:TN247文献标志码:A文章编号:1007-2276(2011)08-1461-04 High precision and high frequency pulse laser ranging system Ji Rongyi,Zhao Changming,Ren Xuecheng (School of Photoelectronics,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China) Abstract:In three-dimensional(3D)laser scanning detection system,the measurement repetition rate and measurement precision of laser ranging are the key parameters affecting the performance of the whole system.The work characteristics of3D laser scanning detection system were introduced,and a high repetition rate and high measurement precision pulse laser ranging system based on the Nios II soft-core was designed.According to the analysis of the factors which affected the repetition rate and precision of range measure,the double-threshold time discriminator was adopted to produce timing mark for the start-stop time discrimination,and the TDC-GP2high-precision interval measuring chip was used to achieve high precision on time measure.In addition,the time measure control system based on the Nios II soft-core was designed to improve the measurement repetition rate.Experimental results show that the measurement repetition rate of20000/s and the ranging precision of±3cm are https://www.360docs.net/doc/8c10958130.html,pared with the traditional MCU time measure control system,the designed system owns the advantages of high repetition rate and high measurement precision,furthermore,it is more expandable and flexible. Key words:pulse laser ranging;high precision time measure;3D laser scanning;Nios II 收稿日期:2010-12-18;修订日期:2011-01-17 基金项目:国防科技工业技术基础科研项目(J172009C001) 作者简介:纪荣祎(1984-),男,博士生,主要从事三维扫描激光探测系统的研究。Email:xiaoxiao8673@https://www.360docs.net/doc/8c10958130.html,。 导师简介:赵长明(1960-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事新型激光器件与技术、光电子信息技术与系统方面的研究工作。 Email:zhaochm1@https://www.360docs.net/doc/8c10958130.html,

高精度时间间隔测量方法综述_孙杰

综述与评论 计算机测量与控制.2007.15(2)  Com puter Measurement &C ontrol 145 中华测控网chinamca.co m 收稿日期:2006-03-06; 修回日期:2006-05-09。 作者简介:孙 杰(1975-),男,安徽合肥人,讲师,主要从事测控技术方向的研究。 文章编号:1671-4598(2007)02-0141-04 中图分类号:O63;TP273.5 文献标识码:A 高精度时间间隔测量方法综述 孙 杰,潘继飞 (解放军电子工程学院,安徽合肥 230037) 摘要:时间间隔测量技术在众多领域已经获得了应用,如何提高其测量精度是一个迫切需要解决的问题,在分析电子计数法测量原理与误差的基础上,重点介绍了国内外高精度时间间隔测量方法,这些方法都是对电子计数法的原理误差进行测量,并且取得了非常好的效果;最后给出了高精度时间间隔测量方法的发展方向及应用前景。 关键词:时间间隔;原理误差;内插;时间数字转换;时间幅度转换 Methods of High Precision Time -Interval Measurement Sun Jie ,Pan Jifei (Electr onic Eng inee ring Institute o f PL A ,H efei 230037,China ) Abstract :Technology of time -interval m easu rement has been app lied in many field s.H ow to improve its precision is an em ergent ques -tion.On the basis of an alyzing electronic counter 's principle and error ,this paper puts emphasis upon introducing high precision time -in ter -val measu rements all over the w orld.All these methods aim at electronic counter 's principle error ,and ob tain special https://www.360docs.net/doc/8c10958130.html,s tly ,the pro -gress direction and ap plication foreg rou nd of high precision tim e -interval measurem ent meth od s are predicted. Key words :time in terval ;prin ciple error ;interpolating ;tim e -to -digital conversion ;time -to -amplitude con version 0 引言 时间有两种含义,一种是指时间坐标系中的某一刻;另一种是指时间间隔,即在时间坐标系中两个时刻之间的持续时间,因此,时间间隔测量属于时间测量的范畴。 时间间隔测量技术在通信、雷达、卫星及导航定位等领域都有着非常重要的作用,因此,如何高精度测量出时间间隔是测量领域一直关注的问题。本文详细分析了目前国内外所采用的高精度时间间隔测量方法,指出其发展趋势,为研究新的测量方法指明了方向。 1 电子计数法 1.1 测量原理与误差分析 在测量精度要求不高的前提下,电子计数法是一种非常好 的时间间隔测量方法,已经在许多领域获得了实际应用,其测量原理如图1所示。 图1 电子计数法测量时间间隔基本原理 量化时钟频率为f 0,对应的周期T 0=1/f 0,在待测脉冲上升沿计数器输出计数脉冲个数M ,N ,T 1, T 2为待测脉冲 上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔,则待测脉冲时间间隔T x 为: T x =(N -M ) T 0+T 1-T 2 (1) 然而,电子计数法得到的是计数脉冲个数M ,N ,因此其测量的脉冲时间间隔为: T ′x =(N -M ) T 0(2) 比较表达式(1)、(2)可得电子计数法的测量误差为Δ=T 1-T 2,其最大值为一个量化时钟周期T 0,产生的原因是待测脉冲上升沿与量化时钟上升沿的不一致,该误差称为电子计数法的原理误差。 除了原理误差之外,电子计数法还存在时标误差,分析表达式(2)得到: ΔT ′x =Δ (N -M ) T 0+(N -M ) ΔT 0(3) 比较表达式(3)、(2): ΔT ′x T ′x =Δ(N -M )(N -M )+ΔT 0T 0(4) 根据电子计数法原理,Δ(N -M )=±1,N -M =T ′x /T 0,因此: ΔT ′x =±T 0+T ′x ΔT 0/T 0 (5)T ′x ΔT 0/T 0即为时标误差,其产生的原因是量化时钟的稳定度ΔT 0/T 0,可以看出待测脉冲间隔T x 越大,量化时钟的稳定度导致的时标误差越大。 根据以上分析得出电子计数法具有以下特点: (1)测量范围广,容易实现,且能够作到实时处理。(2)存在时标误差与原理误差,限制了其测量精度。电子计数法是一种成熟的时间间隔测量方法,参考文献[1-3]都有一定的说明,有兴趣的读者可以参阅。 1.2 误差克服途径 时标误差可以采用高稳定度的时钟来克服,比如铷原子频率标准;量化误差的克服有许多方法,也是国内外研究的热点,可以将其分为以下三类。 第一类:提高量化时钟的频率,这带来的问题是时钟频率 DOI 牶牨牥牣牨牰牭牪牰牤j 牣cn ki 牣牨牨牠牬牱牰牪牤tp 牣牪牥牥牱牣牥牪牣牥牥牪

国内外关于心理理论相关研究的研究综述(精)

国内外关于心理理论相关研究的研究综述 教管 1103班王维彬摘要:心理理论” (Theory-of-mind 指个体对他人和自己心理状态及其与他人 行为关系的推理或认识。心理理论使得个体能过对自身及其他个体的行为进行解释和预测, 从而在个体的社会认知、社会行为、个体间理解与社会交往中起至关重要的作用。本文综合了国内外的各种心理理论, 包括社会认知、内外情绪智力、游戏教学等理论。 关键字:心理理论社会认知情绪智力游戏教学 引言:本文通过对国内外各种心理理论的阐述, 让人们更好地认识和了解这些 理论, 从而能使这些理论研究能运用的实际生活中去, 发挥它应有的价值, 本文主要介绍了社会认知理论、情绪智力理论和游戏教学理论的基本概念以及其特点等, 希望这些东西能对人们有所启示与帮助。接下来就一一介绍一下这三个理论:一、社会认知理论 (一、社会认知的简介 1、社会认知的概念 对“社会认知”的定义 , 不同的学者从他们各自的研究取向来定义 , 所以关于社会认知的定义有许多种。信息加工心理学认为社会认知研究包括所有影响个体对信息的获得表征和提取的因素的研究 , 以及对这些过程与知觉者的判断之间的关系的思考 [2]。而社会心理学家则认为 : 社会认知代表着一种观点 , 即对认知过程的理解是认识人的复杂的社会行为的关键。弗拉维尔 (Flavell 1998 年提出 : 社会认知的对象是人以及人类的事件 , 它是关于人和人的行为的知识与认知。方富熹认为社会认知是人对自己和他人的认识 [3]。时蓉华认为社会认知是个人对他人的心理状态、行为动机和意向做出推测和判断的过程 [4]。 2、社会认知的基本对象

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