一种基于BiCNN的TOF测距精度补偿方法
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重庆光电技术研究所

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A TOF Ranging Accuracy Compensation Method Based on BiCNN
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Chongqing Optoelectronics Research Institute

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    摘要:

    基于TOF的脉冲激光测距技术因脉冲宽度窄、峰值功率大等特点被广泛应用于非合作目标的探测。现有的采用阈值判别测距系统中,回波光功率变化引起回波信号前后沿游走误差;受波形抖动和时钟漂移误差的影响,测量数据产生异常波动或无数据输出;系统延时导致固定的测量误差。针对以上问题,本文提出了一种基于BiCNN的TOF测距精度补偿方法,该方法采用Bi-LSTM多层约束信息实现脉宽异常检测,并通过1D-CNN回归分析实现自适应精度补偿。通过4m~110m重复测距实验,测距结果偏差在0.05~0.33m,比多项式拟合方法的精度提升率达到72.5%,验证了本文方法的有效性。

    Abstract:

    The pulse laser ranging technology based on time of flight (TOF) is widely used for detecting non-cooperative targets due to its narrow pulse width and high peak power. In the conventional ranging system based on threshold discrimination, the measurement accuracy is limited by the forward and backward walking error of the echo signal, waveform jitter, clock drift and system delay, which will result in power fluctuation of the echo signal, measurement data exception and error. To solve these problems, in this paper, a ranging accuracy compensation based on TOF is proposed by using Bi-directional convolutional neural network method. It enables anomaly detection for the pulse width with the Bi-directional long short-term memory network using multi-layer constraint information, and adaptive accuracy compensation through one dimensional convolutional neural network regression analysis. In the experimental demonstration, the ranging error is between 0.05 to 0.33m for the measurement range from 4m to 110m. Compared to the polynomial fitting method, the measurement accuracy is improved by 72.5%, which verifies the effectiveness of the proposed method.

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  • 收稿日期:2024-12-09
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