Time of flight based lidar
Işığın uçuş zamanı ölçümleri temelli lidar
- Tez No: 647727
- Danışmanlar: PROF. DR. UĞUR SERİNCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 1221
Özet
Bu çalışmada, temel olarak ışık uçuş zamanı ölçümlerine (TOF) dayanan bir LiDAR sisteminin nasıl çalıştığı ve nasıl yapılabileceği araştırılmıştır. Daha çok LiDAR sisteminin alıcı devreleri üzerinde durulmuştur. Fotodiyotlar ışığa tepki olarak çok düşük bir akım oluştururlar. Bu düşük fotodiyot akımı hızlı ve gürültüsü az bir şekilde yükseltilmelidir. Bunun için bir trans-empedans yükseltici devresi tasarlandı ve simulasyon sonuçları gösterildi. Trans-empedans yükselticinin (TIA) çıkış gerilimi bir eşik gerilimi ile karşılaştırıp alanda programlanabilir kapı dizleri (FPGA) zamandan dijitale dönüştürücü (TDC)'ın zaman ölçümünü bitirebilmesi için bir bitiş sinyali verilmelidir. Bunun için hızlı ve işlem zamanı sapması düşük bir karşılaştırıcı devresi tasarlandı ve simulasyon sonuçları gösterildi. Işığın uçuş zamanının hesaplanıp hedef nesnenin mesafesinin ölçümü için bir FPGA TDC zamanlayıcı tasarlandı. FPGA TDC zamanlayıcısının test deneyleri yapıldı. Bunun yanında basit ve ucuz bir analog zaman ölçüm devresi önerilmiş ve simulasyonları yapılmıştır. LiDAR sistemleri çok hassas bir zaman ölçümü gerektirir. Elektronik devrelerin işlemlerinden kaynaklanan zaman gecikmelerinin hesaplanması önemlidir. Dedektör akımına bağlı olarak trans-empedans yükseliticilerin işlem süreleri, trans-empedans yükselticilerin çıkış gerilimlerine bağlı olarak da komparatör devrelerinin işlem süreleri değiştiği simulasyon sonuçları ile gösterilmiştir. Aynı mesafedeki yansıtıcılıkları farklı olan iki hedefin LiDAR sistemleri tarafından farklı mesafelerde olarak algılanabileceği simulasyon sonuçları ile gösterilmiştir. Özet olarak LiDAR sistemleri için hassas bir zaman ölçümünün nasıl gerçekleştirelebileceği araştırılmış ve simulasyon sonuçları ile desteklenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, how a time of flight (TOF) based light detection and ranging (LiDAR) works and how LiDAR systems can be done is investigated. The focussed part of the LiDAR is the receiver circuit. Photodiodes produce a very low current in response to light. This low photodetector current should be amplified in a fast and noiseless way. For this reason, a trans-impedance amplifier (TIA) circuit is designed and simulation results are shown. A comparator circuit should compare the output voltage of the trans-impedance amplifier and produce a stop signal for field programmable gate array time to digital converter FPGA TDC. Therefore, a fast comparator circuit with low overdrive dispersion is designed and simulation results are shown. To measure the distance by calculating the time of flight of the light, an FPGA TDC is designed and test experiments are done. A simple and cheap analog timer circuit is designed, and simulation results are shown in addition to FPGA TDC. LiDAR systems must measure time in a very accurate way. The calculation of signal processing times of electronic components in LiDAR systems is vital. It is found and shown in the simulation results that TIA signal processing time changes according to photodetector current magnitude and comparator signal processing time changes with the output voltage of TIA. Two objects with different reflectances at the same distance can be perceived as different positions by LiDAR systems and it is shown by simulation results. In summary, how to perform a precise time measurement for LiDAR systems is researched and supported by simulation results.
Benzer Tezler
- Dairesel mesafe ölçme sistemleri kullanılarak sensör geliştirilmesi
Development of sensor using circular distance measurement system
CİHAD SÜRMELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikFatih Sultan Mehmet Vakıf ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EBUBEKİR KOÇ
- 125PS LSB column parallel time to digital converter integrated circuit for lidar applications
Lidar uygulamaları için 125PS LSB kolon paralel zaman-sayısal çevirici tümleşik devresi
OĞUZHAN ÖZPINAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Optical system design, integration and testing of a 2D scanning lidar
2 boyutlu taramalı lidar optik sistem tasarımı, üretimi ve testi
KÜBRA CERİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPAN BEK
- Çok bölgeli uçuş süresi sensörleri kullanılan otonom cihazlar için tinyml platformu ile nesne algılama
Tiny machine learning model for object detection with multi zone time of flight sensors
SERGEN ERKAN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. BÜLENT BOLAT
- Engellerden kaçınan ve çoklu hedef takib sistemi gerçekleştirebilen akıllı sürü İHA navigasyonu
Intelligent swarm UAV navigation system with obstacles avoidance and multi-target tracking capability
ELEBAID KHALID ELSAYED BAKHIT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ÖZEK