【摘 要】
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相位式技术作为非接触主动测量方法在遥感测绘、精密测量等领域广泛应用。在调研国内外研究成果和分析实验室已有激光测距系统方案基础上，本文得出高速、高精度、数字化测量系
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相位式技术作为非接触主动测量方法在遥感测绘、精密测量等领域广泛应用。在调研国内外研究成果和分析实验室已有激光测距系统方案基础上，本文得出高速、高精度、数字化测量系统的发展需求，提出了欠采样全数字化相位式激光测距的系统方案。为了保证欠采样全数字化相位式激光测距系统的鉴相精度，本文围绕系统的数字鉴相方法和FIR滤波器设计这两项关键技术展开了讨论。 首先，针对欠采样系统的数字鉴相方法，本文介绍了传统的欠采样数字同步解调法，并提出了一种新的欠采样谱分析法。为了分析两种方法的性能，从理论分析和仿真两个角度出发分析了白噪声、频率偏移和谐波对两种方法鉴相性能的影响。结果表明欠采样谱分析法在抵抗各种干扰方面具有更高好的性能，在噪声干扰下的鉴相精度可以达到Cramer-Rao下限。 其次，为通过FIR滤波器减低噪声对欠采样系统鉴相精度的影响，本文从时域、频域和数学逼近三个角度详细讨论并仿真了滤波器设计的各种方法。将各种方法所设计的滤波器加入到欠采样数字同步解调鉴相系统中，得到鉴相精度的仿真对比结果，为具体系统中实现滤波器的选择提供了理论依据。 最后，本文详细介绍了系统的硬件实现方案。为验证系统的鉴相精度和分辨力，设计了信噪比等实验，采集测试数据并进行了统计分析。实验数据表明，在各个信噪比下测量系统得到的鉴相精度，与之前采用混频后全相位数字鉴相方法的实验结果接近。在各相位差下测量系统的鉴相标准差都在0.04°到0.06°之间，测量速率3.2MHz，实现了低采样速率下全数字化测量系统的指标要求。
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