徐华[1]2004年在《高速FPGA在远程测距中的应用》文中研究说明远程激光测距是国防科技研究中的重要课题之一，论文的主要工作是远程测距机的整机控制和信息处理系统的研究。文章系统地研究了激光测距的发展、分类及影响测距精度的因素，并找出影响脉冲激光远程测距机测距精度的主要因素；结合FPGA技术的特点，提出了提高测距精度的方法—分级延时锁存技术，完成了该系统的软硬件设计，给出了系统的性能及指标；利用FPGA芯片实现了激光测距机的整机控制和信息处理系统，解决了传统激光测距机控制系统和信息处理系统相分离的缺点。所设计的测距机的整机控制和信息处理系统成功地进行外场实验，得到了较好的测试结果。
胡凯[2]2013年在《远程激光测距中的脉冲串互相关技术研究》文中认为远程激光测距在军事、大地勘测等方面有着越来越重要的作用,而单脉冲激光测距技术在远程激光测距的应用中存在一定的局限性,本文提出了一种基于发射脉冲串与回波脉冲串互相关的方法,旨在提高远程激光测距中对于弱回波信号的探测能力。本文提出了一种脉冲串互相关激光测距方法,并设计和实施了相应的验证实验系统。该系统包括基于FPGA控制的半导体激光器的脉冲串激光发射系统、基于PIN管的光电接收系统以及基于高速ADC和FPGA的数据采集和数字信号处理系统,旨在探究脉冲串互相关方法对于远程激光测距中弱回波信号探测能力的提升作用。实验中,将多个激光脉冲信号作为一个信号连续发射,由PIN管接收后,将发射脉冲串信号和回波脉冲串信号同时数字化接收后作互相关处理。选择不同激光发射功率来模拟不同目标反射强度、不同距离的激光测距回波,通过处理不同信噪比的回波信号,来探究本方法对于回波信号信噪比的提升能力以及对于尖峰噪声的抑制能力。实验结果表明,该方法能够有效提高回波信号的信噪比,初始信噪比为0.11的弱回波信号经过处理后信噪比能提升到5.92,从而扩展了激光测距系统的测程,有效降低了探测系统的探测虚警率,提高了远程激光测距系统的弱回波探测能力。
史芪纬[3]2013年在《脉冲式激光测距系统的研究》文中提出本文选取脉冲激光测距项目为研究课题,深入分析影响脉冲式激光测距精度的各种因素,然后对激光回波系统中时刻鉴别,时间间隔测量两个主要部分的关键技术进行了深入的研究和探讨。基于TDC-GP2的时间间隔测量提高了近程测量精度,同时为了使系统能够依据不同的实际测量环境有相应的测量模式,本文设计了四种测距工作模式,以达到最好的测量效果。在激光脉冲回波探测方面设计了滤波窗口函数探测激光回波脉冲的新颖方式,改变了以往一般的被动探测方式,同时再配合窄带滤光片的滤波效果,很大程度的提高了系统测距的抗干扰性能。针对激光远程测距中回波弱信号信噪比低,回波脉冲信号难以提取的困难,本文研究了微弱信号提取的理论和实现,重点研究了单脉冲累积算法和多脉冲相干累积算法并进行了实验仿真和分析对比后,选用多脉冲相干累积算法作为远程测距算法,并在FPGA芯片中编程实现。最后搭建系统的软硬件平台,进行实验,实验数据表明近程测距满足精度的要求,同时给出系统的标定方法。
王小淘[4]2013年在《基于FPGA的激光测距系统研究》文中研究说明本文研究的内容是基于FPGA的激光测距系统。激光测距技术是激光应用领域的一个重要分支,是利用激光高单色性、高方向性、相干性好的特性在测距方面的优势,以激光作为光源进行测距的技术。从原理上激光测距主要有脉冲激光测距法和相位测距法两种测距方法。脉冲激光测距原理简单结构明确,并且具有测量距离远、测量精度高、可实现高速测距等优势,具有很好的发展前景。本文采用脉冲激光测距的方法,对激光测距系统深入研究。介绍了激光测距的基本工作原理,重点分析了脉冲激光测距的测量方法。脉冲激光测距系统主要包括激光发射、激光接收和信号处理叁部分。在激光发射部分采用测距专用激光器产生高性能的脉冲激光；激光接收部分选用雪崩光电二极管(APD)进行光电转换,根据雪崩光电二极管的特性,设计了反向偏压电路及反馈电路以使APD正常工作。采用以FPGA为核心的信号处理部分,实现了对激光发射控制时钟的分频和作为高频计时时钟的内部PLL倍频等,提高了脉冲激光测距系统的精度和稳定性。本文的主要工作是对激光测距系统中信号处理部分的设计。由于信号处理系统中计时时钟频率的大小能够直接影响系统精度,为提高时钟频率系统采用FPGA内部PLL倍频后的时钟信号得到高频时钟,提高了系统的测量精度。选用ALTERA公司的Cyclone的EP2C8系列芯片,最终将得到达到200MHz的等效时钟频率。整个系统采用VHDL语言编程在FPGA内部配置实现,在Quartus Ⅱ编译环境下,对激光驱动信号的产生、高频时钟的产生过程进行了仿真,并且对整个系统功能和测量进行了误差分析。
李龙民[5]2017年在《基于FPGA的激光测距系统的研究》文中研究指明目前,激光测距系统一般采用模拟电路的方法对回波信号进行处理,由于模拟电路对信号处理的局限性,使得有用信号在强干扰的情况下极易被淹没在噪声信号当中;少数激光测距系统虽然采用数字电路的方法,但是系统对回波信号采样的样点个数完全不能满足高精度的测距要求;同时受到硬件电路的限制,测距方法一般选用简单的相位法和脉冲法,不能使得测量精度和测量距离同时达到比较理想的效果。以上原因使得激光测距系统的测程和精度都受到严重制约。本文通过对高速数据采集系统以及多脉冲激光测距系统的研究对系统的硬件电路和算法进行改进,使得系统的测量距离和测量精度都得到有效提升。本文首先,对比分析了常用的激光测距方法,提出了叁脉冲互相关累加均值的测距方法,并将小波变换的奇异值检测算法运用在数据处理过程中,为测距系统的测量距离和测量精度的提高提供了理论支撑;其次,完成了发射单元、接收单元的硬件设计以及对关键电路部分的性能分析,实现了对回波信号1GHz的采样速率,为测距系统精度的提高提供了可靠的硬件平台;再次,通过FPGA实现了对整个系统过程的控制以及回波信号的处理,使系统按照预设逻辑工作;最后,通过实验平台的构建和数据分析,验证了本文所提出方法和设计的有效性。本文所设计的系统提高了激光测距系统的测量距离和测量精度,在民用和军用领域有着重要的研究意义。
李志鹏[6]2008年在《激光雷达接收端数据处理模块设计及实现》文中研究指明激光雷达是一项正在迅速发展的高新技术,由于其在军事领域具有广泛的用途,因此受到了各国军事部门的极大关注。国际导弹技术控制法明确指出:“激光雷达系统将激光用于回波测距、定向,并通过位置、径向速度及物体反射特性识别目标,体现了特殊的发射、扫描、接收和信号处理技术”,并把激光雷达作为限制扩散的军事技术之一。激光雷达主要有激光成像雷达和激光测距雷达等。虽然两种雷达体制不同,但如果能设计出一套比较通用的激光雷达信号处理模块,就可以使新型激光雷达系统的研制工作主要集中在光学部分和控制部分,实现两种雷达功能的开发不需要重复进行信号处理模块部分的开发工作。根据雷达、图像、通信等领域对信号高速处理的要求,人们正寻求新的高速数字信号处理实现方法,以满足高速处理数据的需要。常用的高速实时数字信号处理的器件有ASIC、DSP、FPGA等等。FPGA具有灵活的可编程逻辑可以方便的实现高速数字信号处理,方便并行处理、流水处理,反复的可编程能力,广泛用于数字信号处理领域。本文设计了一种基于PCI总线的采用双FPGA+DSP结构的高性能雷达回波信号实时处理模块,FPGA芯片XC2VP20-5FG676负责控制采样并作为信号的预处理单元,DSP芯片TMS320C6416T构成高速处理单元,PCI接口芯片PCI9054实现标准的32位PCI总线接口,构成了一个用于雷达信号采集处理的通用标准化硬件平台。该方案充分结合了不同处理器件的优点,具有处理能力强、高速数据传输、接口可靠方便和编程灵活的特点。
杨康[7]2013年在《基于多核DSP的弹载毫米波双模制导雷达关键技术研究》文中提出随着军事技术的发展，未来的空战面临日益恶劣的战场环境。这就要求以目标探测和制导为主要任务的弹载雷达系统不断进行革新。雷达对目标的信息获取越来越多，不仅局限于传统的“点目标”定位，更多是对目标的一维距离像、角度以及速度等信息获取。借助这些信息实现对目标的高分辨率成像，为后续的目标识别、跟踪和精确制导提供丰富的信息。毫米波高分辨率雷达以其天线口径小、波束窄、带宽大、分辨力高以及优异的隐身性能而在空地导弹中应用广泛。本文主要基于高性能多核DSP数字信号处理平台对毫米波双模制导雷达技术进行研究，讨论了在导弹末制导阶段采用PD联合脉间步进频率高分辨率体制雷达对目标实现精确跟踪的方案。给出了雷达信号处理的硬件平台系统架构，多核软件编程方法以及回波数据仿真，并对仿真结果在精度以及系统实时性方面给出了分析。本文阐述了基于脉间频率体制高分辨率雷达成像系统工作原理以及数字信号处理的方法，分析了雷达回波因为目标运动而产生的距离-耦合的原理，并论述了一种双帧变PRT的目标速度估计方法。在此基础上，提出借助PD体制高分辨率测速性能联合频率步进高分辨率测距性能实现双模制导雷达的方案设计。给出了弹载雷达在导弹距目标6km以内扫描搜索以及跟踪的方案，并详细讨论了雷达在不同制导阶段采取的工作模式以及系统参数设计。在理论研究的基础上，本文对高分辨率雷达数字信号处理硬件架构进行了分析和设计。采用了基于DSP+FPGA的硬件架构基础，以TMS320C6678高性能多核DSP为数字信号处理核心，XC6VLX75T FPGA为系统协处理器。设计了雷达系统参数指标，ADC转换精度。然后主要对C6678的多核KeyStone架构进行了详细的分析，讨论了多核处理器相比单核系统的性能优势，以及多核技术给数字信号处理算法实现带来的问题与挑战。最后，本文在硬件系统平台上，以双模制导雷达高分辨率成像理论为基础，实现了算法的多核编程。详细分析和讨论了多核并行编程的方法，以及多核之间大数据量传输与核间通信的实现方法。根据双模制导雷达的功能，对双模制导高分辨成像雷达波形参数进行合理设计和论证，并且在基于TMS320C6678多核DSP的基础上对目标回波进行仿真。根据仿真结果对测速精度、目标成像以及多核数字信号的实时性等方面进行讨论和分析。结果表明，基于C6678多核DSP可以实现双模制导雷达的实时信号处理。
武军霞[8]2014年在《高速扫描激光雷达信号采集处理与系统控制电路研制》文中进行了进一步梳理激光雷达发射扫描系统及信号采集处理控制系统的设计与实现对雷达系统功能的实现具有重要意义。本文基于激光雷达空间目标探测技术，设计了运动目标捕获优化扫描方案，并研制了高速扫描激光雷达的信号采集处理及系统控制电路。本文首先利用激光雷达运动目标捕获的相关理论对目标高概率快捕获模型进行了仿真分析。针对激光雷达系统对回波信号采集、处理、控制及传输的要求，设计出激光雷达接收系统信号采集板及处理控制电路板。在强背景微弱信号环境下，信号采集板采用高速比较器ADCMP602和高精度时间间隔测量芯片TDC-GP22，利用XC3S50AN控制TDC与比较器的工作模式，实现了回波信号的脉冲时刻准确判别与脉冲时间间隔测量；对高重频目标回波信号（10kHz），通过3片TDC协同工作使系统测量范围达到50μs；信号处理及系统控制板利用TMS320F2812完成高速激光振镜扫描和伺服系统的控制，利用quartus II与ccs软件设计完成了回波信号的控制与处理；编写通信程序，实现了TDC与FPGA之间的SPI（1Mb/s）数据传输以及W5300与上位机之间的高速（50Mb/s）数据传输，最终满足了回波信号距离信息到上位机实时传输的要求。最后对系统电路各通信接口进行了分析测试，测试结果表明激光雷达信号采集处理及控制电路板满足系统要求。
江小炜[9]2007年在《基于NiosⅡ的高速数据采集系统的设计与实现》文中指出高速数据采集系统是脉冲激光测距机的重要组成部分,其采样率在很大程度上决定了脉冲激光测距机的测量精度。可编程的片上系统(SOPC)是一种新的软硬件协同设计的系统设计技术,是今后电路系统发展的一个重要方向。本文研究和分析了一种基于NiosⅡ的1Gsps采样率和8bit分辨率的高速数据采集系统的设计与实现。本文介绍了基于NiosⅡ的高速数据采集系统的设计与实现过程,包括相关知识的介绍、系统总体方案的设计、系统的软硬件实现以及系统的测试与讨论。本文利用在FPGA中定制的CAN总线控制器、片外的光耦以及CAN总线收发器来实现了CAN总线通信,并详细描述了CAN总线控制器的硬件逻辑和驱动程序的设计。另外,详细讨论了系统误差产生的原因,通过ADC的并行交替采样模式测量出该误差,并修正了最终的测量结果,使脉冲激光测距机的测量精度达到了设计要求。本文设计了一种基于用户逻辑外设的系统功能构建模式。该模式有利于提高系统控制的灵活性、减少外围芯片的数量、提高信号可靠性和降低整体成本,并使系统具有很强的扩展性。本文设计和实现的高速采集系统不仅能够满足脉冲激光测距机提高测量精度的要求,并对其它高速采集系统的研究和开发也具有重要的参考价值。
参考文献：
[1]. 高速FPGA在远程测距中的应用[D]. 徐华. 南京理工大学. 2004
[2]. 远程激光测距中的脉冲串互相关技术研究[D]. 胡凯. 浙江大学. 2013
[3]. 脉冲式激光测距系统的研究[D]. 史芪纬. 南京理工大学. 2013
[4]. 基于FPGA的激光测距系统研究[D]. 王小淘. 西安工业大学. 2013
[5]. 基于FPGA的激光测距系统的研究[D]. 李龙民. 长春理工大学. 2017
[6]. 激光雷达接收端数据处理模块设计及实现[D]. 李志鹏. 电子科技大学. 2008
[7]. 基于多核DSP的弹载毫米波双模制导雷达关键技术研究[D]. 杨康. 南京航空航天大学. 2013
[8]. 高速扫描激光雷达信号采集处理与系统控制电路研制[D]. 武军霞. 西安电子科技大学. 2014
[9]. 基于NiosⅡ的高速数据采集系统的设计与实现[D]. 江小炜. 华中科技大学. 2007
标签：物理学论文; 激光测距论文; 激光雷达论文; 测量精度论文; 脉冲信号论文; 远程工作论文; 数字信号处理芯片论文; 雷达论文;