Untersuchung von Laufzeitentfernungsmeßsystemen unter besonderer Berücksichtigung des Referenzproblems:
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Aachen
Shaker
1997
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | ZESS-Forschungsberichte
5 |
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| Item Description: | Zugl.: Siegen, Univ., Diss., 1997 |
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NR. 5
JOACHIM OLK
UNTERSUCHUNG VON
LAUFZEITENTFERNUNGSMESSSYSTEMEN
UNTER BESONDERER BERUECKSICHTIGUNG
DES REFERENZPROBLEMS
UNIVERSITAET-GH SIEGEN
ZENTRUMFUER SENSORSYSTEME/
INSTITUT FUERNAOHRICHTENVERARBEITUNG
PAUL-BONATZ-STRASSE 9-11
57068 SIEGEN
TEL.: 0271/740-3323
FAX: 0271/740-2336
E-MAIL: GS@ZESS.UNI-SIEGEN.DE
INTERNET: HTTP://WWW.ZESS.UNI-SIEGEN.DE/
SIEGEN 1997
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
VERZEICHNIS DER FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN IV
ABSTRACT IX
1 EINLEITUNG 1
2 VERFAHREN UND EIGENSCHAFTEN DER OPTISCHEN LAUFZEITENTFERNUNGSMESSUNG 4
2.1 EINTEILUNG DER VERFAHREN 4
2.2 PULSLAUFZEITSYSTEME 4
2.3 CONTINUOUS-WAVE-VERFAHREN 6
2.3.1 CW-VERFAHREN MIT DETERMINISTISCHER MODULATION 6
2.3.2 STOCHASTISCHE MODULATIONSSIGNALE 8
2.4 INTERFEROMETRIE 9
2.5 LAUFZEITMESSUNG ALS SCHAETZPROBLEM 10
2.6 PHASENRAUSCHEN UND AUFLOESUNG DER ENTFERNUNGSMESSUNG 11
3 KOMPONENTEN FUER DIE OPTISCHE LAUFZEITENTFERNUNGSMESSUNG 14
3.1 SENDEELEMENTE 14
3.1.1 LED 14
3.1.2 LASERDIODEN 15
3.1.3 GASLASER 16
3.1.4 THERMISCHE STRAHLER UND GASENTLADUNGSLAMPEN 17
3.2 EXTERNE MODULATOREN/DEMODULATOREN 17
3.2.1 POCKELS- UND KERRZELLE 17
3.2.2 FTR-MODULATOR 19
3.2.3 INTERFERENZMODULATOR 19
3.2.4 MECHANISCHE MODULATION 19
3.3 OPTISCHE EMPFAENGERELEMENTE 20
3.3.1 PIN-PHOTODIODEN 20
3.3.2 AVALANCHE-PHOTODIODEN 21
3.3.3 DIODENZEILEN UND CCD-ARRAYS 21
INHALTSVERZEICHNIS
3.4 PHASENDETEKTOREN 21
3.4.1 ANALOGE PHASENDETEKTOREN 21
3.4.2 DIGITALE PHASENDETEKTOREN 22
3.5 PHASENDETEKTION IM EMPFANGSELEMENT 22
3.5.1 MODULATION EINES SEKUNDAERELEKTRONENVERVIELFACHERS 22
3.5.2 PHASENDETEKTION DURCH MODULATION DER APD-VORSPANNUNG 23
3.5.3 LOCK-IN-CCD 24
3.5.4 PHOTOMISCHDETEKTOR PMD 26
3.6 EMPFAENGERSCHALTUNGEN 30
3.6.1 EMPFAENGER OHNE RUECKKOPPLUNG 30
3.6.2 TRANSIMPEDANZVERSTAERKER 31
3.6.3 RAUSCHEN IN OPTISCHEN EMPFAENGERN 35
3.6.4 INDUKTIVE RAUSCHANPASSUNG 37
3.7 VERFAHREN ZUR MESSUNG DER IMPULSLAUFZEIT 42
3.7.1 BESTIMMUNG EINES LAUFZEITSIGNIFIKANTEN TRIGGERPUNKTES 43
3.7.2 QUANTISIERUNG DER IMPULSLAUFZEIT 45
4 REFERENZ- UND FEHLERKORREKTURTECHNIKEN 48
4.1 FEHLERQUELLEN IN OPTISCHEN ENTFERNUNGSMESSGERAETEN 48
4.2 KONSTRUKTIONSPRINZIPIEN OHNE ZUSAETZLICHEN OPTISCHEN REFERENZPFAD 48
4.3 KONSTRUKTIONSPRINZIPIEN MIT REFERENZPFAD 48
4.3.1 RAUMMULTIPLEX 49
4.3.2 ZEITMULTIPLEX MIT MECHANISCHER UMSCHALTUNG VON ZIEL- UND
REFERENZPFAD ... 51
4.3.3 ZEITMULTIPLEX DURCH DIE LAUFZEIT VON ZIEL- UND REFERENZSIGNAL 51
4.3.4 ZEITMULTIPLEX MIT GESCHALTETEN SENDEELEMENTEN 52
4.3.5 ZEITMULTIPLEX MIT GESCHALTETEN PHOTODETEKTOREN 53
4.3.6 FREQUENZMULTIPLEXVERFAHREN 54
4.3.7 POLARISATIONSMULTIPLEX 54
4.3.8 MONOLITHISCHE INTEGRATION MEHRERER DETEKTORELEMENTE UND DES
DEMODULATORS56
4.4 MODULATION UND DEMODULATION MIT EINEM EINZELNEN ELEMENT 56
4.4.1 KONSTRUKTIONSPRINZIP 56
4.4.2 MODULATION UND DEMODULATION MIT ELEKTROOPTISCHEN ELEMENTEN 57
4.5 REFERENZ/ZIELTRENNUNG BEI PSEUDO-NOISE-MODULATION 59
4.5.1 DIGITALE MAXIMUM-LIKELIHOOD ESTIMATION 59
INHALTSVERZEICHNIS ITJ_
4.5.2 UMSCHALTUNG DURCH EIN ELEKTRONISCHES VERZOEGERUNGSGLIED 59
4.5.3 FREQUENZVARIABLE PSEUDO-NOISE- MODULATION 60
4.6 RECHNERISCHE KORREKTUR DES ZYKLISCHEN FEHLERS IN
PHASENLAUFZEITSYSTEMEN 60
5 REFERENZTECHNIK MIT UMSCHALTUNG DER PHOTODIODEN 62
5.1 PIN-DIODE ALS SCHALTELEMENT 62
5.2 SCHALTUNGSPRINZIPIEN MIT GESCHALTETEN PHOTODIODEN 63
5.3 FUNKTIONSPRINZIP DER REALISIERTEN SCHALTUNG 66
5.3.1 KLEINSIGNALERSATZSCHALTBILD DER OPTOELEKTRONISCHEN UMSCHALTUNG 68
5.3.1.1 ABSCHALTUNG DURCH GESCHALTETE PIN-DIODE UND REALE STROMQUELLE 68
5.3.1.2 DAEMPFUNG DURCH EINE ZUSAETZLICHE SCHALTDIODE 69
5.3.2 ANSTEUERUNG DER SCHALTELEMENTE AUF DER AKTIVEN SEITE 70
5.4 SCHALTUNGSTECHNIK 71
5.4.1 SCHMALBAND-HOCHIMPEDANZVERSTAERKER 71
5.4.2 RUECKGEKOPPELTER TRANSKONDUKTANZVERSTAERKER 72
5.4.2.1 LINEARE ERSATZSCHALTUNG 72
5.4.2.2 MODELLIERUNG DER REALISIERTEN EMPFAENGERSCHALTUNGEN 73
5.5 EINSATZ IM ANALOGEN CW-SYSTEM 76
5.5.1 EMPFAENGERSCHALTUNG FUER CW-BETRIEB : 77
5.5.2 DER DIGITALE PHASENDETEKTOR MIT ZAEHLERAUSWERRUNG 81
5.5.3 MESSERGEBNISSE ZUM CW-AUFBAU 83
5.6 EINSATZ IM PULSSYSTEM 84
5.7 ERWEITERUNGEN DES PRINZIPS MIT GESCHALTETEN PHOTODIODEN 88
5.8 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE 89
6 GESCHALTETE SENDEDIODEN IM FREQUENZMULTIPLEXBETRIEB 90
6.1 FREQUENZMULTIPLEXBETRIEB IN MEHRFREQUENZGERAETEN 90
6.2 BERECHNUNG DER ENTFERNUNGSWERTE 93
6.3 MESSUNGEN 94
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 96
7.1 ZUSAMMENFASSUNG 96
7.2 AUSBLICK 98
LITERATURVERZEICHNIS * ***** 99
|
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