作為一種全新的探測技術(shù),激光雷達(dá)已廣泛應(yīng)用于大氣、陸地、海洋探測、空中交會對接、偵察成像、化學(xué)試劑探測等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)相比,激光雷達(dá)是一種通過發(fā)射特定波長的激光,處理并分析回波信號,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測的技術(shù),具有高測量精度、精細(xì)的時(shí)間和空間分辨率,以及極大的探測距離等優(yōu)點(diǎn),目前已成為一種重要的探測手段。激光雷達(dá)探測系統(tǒng)需采用硬件電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制以及回波信號的處理、分析,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離、速度、姿態(tài)等參數(shù)的測量,因此研制高速、高精度、性能穩(wěn)定、性價(jià)比高、保密性強(qiáng)的處理電路,對提升激光雷達(dá)探測系統(tǒng)的整體性能有著十分重要的意義。 激光雷達(dá)系統(tǒng)控制及信號處理電路有多種實(shí)現(xiàn)方案,傳統(tǒng)的MCU實(shí)現(xiàn)方案較為普遍,但受線程的帶寬限制,且難以提高系統(tǒng)的精度與復(fù)雜性;采用 FPGA、ARM或DSP實(shí)現(xiàn)信號處理架構(gòu),一定程度上提高了系統(tǒng)的帶寬與復(fù)雜度,但成本較高,功耗較大,且開發(fā)周期較長。針對目前激光目標(biāo)探測系統(tǒng)中,對系統(tǒng)控制復(fù)雜度,信號處理實(shí)時(shí)性,整體性能與功耗等要求,論文提出了一種基于 CPLD與MCU架構(gòu)的電路改進(jìn)方案。該方案采用高速并行的現(xiàn)場可編程PLD器件,完成相關(guān)電路的控制與回波信號的實(shí)時(shí)處理、分析;同時(shí)選用線程處理優(yōu)勢較強(qiáng)的MCU,實(shí)現(xiàn)相關(guān)信號的控制與高速串口的收發(fā),完成PC軟件終端的通信。 本文結(jié)合所提出的基于 CPLD與 MCU架構(gòu)的硬件電路設(shè)計(jì)方案,選用了Altera的MAX II CPLD器件EPM240T100C5N,以及宏晶科技公司的增強(qiáng)型單片機(jī)STC12LE5A60S2,實(shí)現(xiàn)了激光雷達(dá)系統(tǒng)控制及信號處理等功能。文中詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)備資源與硬件電路的模塊化設(shè)計(jì),完成了相關(guān)外設(shè)的驅(qū)動(dòng)控制,并采用 CPLD與 MCU完成了回波信號的采集、處理與分析,最終通過與所設(shè)計(jì)PC軟件終端的通信,實(shí)現(xiàn)與硬件電路板的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳。 目前板卡在100MHz主頻下工作,可完成10kHz激光器的觸發(fā),并行實(shí)現(xiàn)回波信號的實(shí)時(shí)處理與分析,以及921600波特率下的高速串口通信。結(jié)合激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),多次進(jìn)行硬件電路的測試與實(shí)驗(yàn),表明本文設(shè)計(jì)的激光雷達(dá)系統(tǒng)控制及信號處理硬件電路功能正常,性能穩(wěn)定,且功耗低,保密性強(qiáng),符合設(shè)計(jì)的需求,實(shí)驗(yàn)證明本文所提出方案的具有一定的可...
上傳時(shí)間: 2022-05-28
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本資料為激光切割機(jī)用單板機(jī)的使用手冊。BCL4516E 是一款基于 EtherCAT 總線的 IO 擴(kuò)展板,支持 FSCUT5000B 總線數(shù)控系統(tǒng)所需的外 設(shè)資源。
上傳時(shí)間: 2022-06-18
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激光雷達(dá)(Lidar light detection and ranging,光探測和測距的縮寫)是利用激光作為探測源的1種探測雷達(dá)。與常見的微波雷達(dá)所采用的波源微波相比,激光具有單色性好、相干性強(qiáng)、方向性好的特點(diǎn),而且光波的工作波長與微波相比小3~5個(gè)數(shù)量級,因而激光雷達(dá)有極高的時(shí)空分辨力和抗干擾能力。因此,激光雷達(dá)在測距、制導(dǎo)、導(dǎo)航、測繪和大氣遙感、大氣探測等軍用、民用領(lǐng)域有非常廣闊的發(fā)展前景1-1由于激光雷達(dá)的波源是激光,所以其回波信號的接收是1個(gè)光電轉(zhuǎn)換的過程。激光雷達(dá)工作過程中激光源與探測目標(biāo)、大氣的相互作用以散射和吸收為主,十幾公里外的回波多則十幾少則幾個(gè)光子,信號非常弱,因此激光雷達(dá)微弱信號檢測、放大技術(shù)是激光雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)之.。目前,國內(nèi)外在激光雷達(dá)信號前置放大領(lǐng)域的研究不多,往往是直接應(yīng)用市場成品于不同的激光雷達(dá),實(shí)際使用效果有好有壞。國外研制PMT前置放大器的公司有EMI,PHIL IPS SCIEN-TIFIC等公司,然而,不同的激光雷達(dá),其回波信號和系統(tǒng)參數(shù)往往不一樣,因此有必要根據(jù)實(shí)際的激光雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)對其前置放大器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),這樣才能更好的對激光雷達(dá)信號進(jìn)行檢測放大。
上傳時(shí)間: 2022-06-19
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激光探測技術(shù)是激光技術(shù)的一個(gè)最重要的方面。激光由于具有高亮度和方向性、單色性好等特點(diǎn),因此在國防和民用領(lǐng)域中正發(fā)揮著越來越重的作用。脈沖激光探測技術(shù)作為激光探測技術(shù)的一種方式,正在成為世界研究的熱點(diǎn)。本文以激光雷達(dá)為研究背景,在通過增大接收系統(tǒng)口徑提高回波信號信噪比的前提下,從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了脈沖激光回波信號特性對探測性能的影響。在理論和設(shè)計(jì)方面,本文首先對幾種激光探測技術(shù)進(jìn)行深入的研究。對脈沖激光測距中回波信號進(jìn)行分析,并建立信噪比測距方程,在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)回波信號功率和系統(tǒng)噪聲公式。定量分析了接收系統(tǒng)三種主要的噪聲,并從接收系統(tǒng)出發(fā),研究接收口徑和接收視場對探測信噪比的影響,在設(shè)計(jì)上,采用大口徑物鏡以提高回波信號強(qiáng)度,采用雪崩光電二極管(APD)作為光電探測器件,通過干涉濾光片和視場光闌降低系統(tǒng)背景噪聲以提高回波信號信噪比。前置放大電路采用跨導(dǎo)放大電路結(jié)構(gòu),有效地對APD所輸出的微弱電流信號進(jìn)行放大。在實(shí)驗(yàn)方面,通過大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),研究了回波信號幅值和測距誤差以及測距不確定度的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)回波信號幅值越大,系統(tǒng)的測距誤差和測距不確定度越小。研究了脈沖激光回波信號的幅值和上升時(shí)間的統(tǒng)計(jì)分布。分析了測距系統(tǒng)帶寬對于系統(tǒng)探測概率和漏測率的影響,發(fā)現(xiàn)過小的系統(tǒng)帶寬會使系統(tǒng)探測特性發(fā)生惡化。最后,對信噪比和探測概率的關(guān)系做了實(shí)驗(yàn)研究。本文的研究對脈沖激光探測理論有一定的完善作用,對后續(xù)系統(tǒng)的研制和探測指標(biāo)的改善有很好的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間: 2022-06-20
上傳用戶:得之我幸78
論文通過對高精度脈沖式激光測距系統(tǒng)的研究,并在參照課題技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上,旨在提供一種高精度脈沖式激光測距系統(tǒng)的解決方案,并對脈沖式激光測距儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所涉及的脈沖讀取與放大電路、時(shí)刻鑒別、時(shí)間間隔測量等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和探討。論文利用電流-電壓轉(zhuǎn)換法對脈沖信號進(jìn)行讀取,并使用了可控增益放大技術(shù),使得放大后的脈沖信號能在限定幅值范圍內(nèi)變化,減小了時(shí)刻鑒別中由于脈沖幅值波動(dòng)所引起的漂移誤差;在時(shí)刻鑒別中,采用了預(yù)鑒別恒定比值鑒別法使漂移誤差進(jìn)一步減小。時(shí)間間隔測量是論文的核心部分,基于TDC-GP2的時(shí)間間隔測量設(shè)計(jì)使系統(tǒng)的時(shí)差測量精度達(dá)到72ps,高精度的時(shí)差測量為系統(tǒng)測距精度提供了可靠保障。關(guān)鍵詞:脈沖激光測距;可控增益放大;蜂值檢測:時(shí)刻鑒別:TDC-GP2
標(biāo)簽: 脈沖激光測距
上傳時(shí)間: 2022-06-21
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無掃描激光雷達(dá)測距成像技術(shù)和其他測距系統(tǒng)相比具有可對動(dòng)態(tài)物體清晰成像,功耗低,體積小,成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。無論在軍事上,還是在民用上都有非常重要的地位,是激光需達(dá)的重點(diǎn)研究方向。本論文介紹了四種基于不同原理的無掃描激光雷達(dá)方案。其中基于脈沖增益調(diào)制法的無掃描激光雷達(dá)具有很強(qiáng)的創(chuàng)造性,該方案使用脈沖光源,脈沖光源發(fā)出脈沖光照射目標(biāo)物體,經(jīng)物體反射后由功能光接收器MCP(Micro Channel Plate)接收,對MCP施加線性增益調(diào)制,在MCP輸出端形成新的光場,由CCD(Charge Couple Device)接收.CCD輸出的圖像經(jīng)圖像處理后得到二維圖像信息。該方案對背景光干擾不敏感,可成像距離遠(yuǎn),具有很大的研究價(jià)值。本文設(shè)計(jì)了一套模擬系統(tǒng)來驗(yàn)證基于脈沖調(diào)制法的無掃描激光雷達(dá)測距方案的可行性,由于光電倍增管PMr(Photoelectric electron-multiplier tube)在功能上和MCP具有最大的相似性,所以模擬系統(tǒng)中功能光接收器采用光電倍增管。系統(tǒng)由激光驅(qū)動(dòng)模塊、PMT驅(qū)動(dòng)模塊、時(shí)序控制模塊、采樣接收模塊四個(gè)部分組成。我們利用自行研制的模擬系統(tǒng)進(jìn)行了大量的模擬實(shí)驗(yàn),經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)該模擬系統(tǒng)的測量距離可達(dá)到1千米,測量誤差在15米以內(nèi),表明了該方案是確實(shí)可行的。論文最后對誤差來源進(jìn)行了分析,并對整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了總結(jié)和展望。
上傳時(shí)間: 2022-06-22
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激光雷達(dá)是激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,其工作原理與傳統(tǒng)雷達(dá)基本相同,都是通過雷達(dá)發(fā)射信號,由接收系統(tǒng)收集從目標(biāo)返回的信號,并對其進(jìn)行觀察和處理來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、測量目標(biāo)的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)等1-7].由于激光雷達(dá)發(fā)射的激光頻率較微波高幾個(gè)數(shù)量級,故頻率的量變使得激光雷達(dá)技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的變革.因此,激光雷達(dá)在精度、分辨率、抗干擾性和某些特定參數(shù)測量能力方面都是普通雷達(dá)所無法比擬的.雷達(dá)系統(tǒng)的核心部分是三維成像激光雷達(dá)信號處理系統(tǒng),其處理的數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性要求高,因此,對信號處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求很高,由于FPGA運(yùn)算速度快、實(shí)時(shí)性好,在數(shù)字信號處理方面有明顯的優(yōu)勢,故設(shè)計(jì)一種基于FPGA和MCU的三維成像激光雷達(dá)信號處理系統(tǒng),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.1成像激光雷達(dá)原理與系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)激光雷達(dá)系統(tǒng)由雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)等部分構(gòu)成,其原理框圖見圖1.發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)用于發(fā)射一定的激光波束并接收目標(biāo)的反射光信號,同時(shí)將光信號轉(zhuǎn)化為電信號,包括激光器、光電探測器、發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)幾部分;信號處理系統(tǒng)是將光電探測器接收到的信號進(jìn)行放大,并從信號中提取有用信息,然后將這種信息轉(zhuǎn)化為所需要的信號形式,包括前置放大、信號處理和數(shù)據(jù)采集等部分;處理與顯示系統(tǒng)是整個(gè)成像系統(tǒng)的終端部分,其功能是將采集到的數(shù)據(jù)形成圖像并顯示.
標(biāo)簽: fpga mcu 激光 雷達(dá) 信號處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2022-06-24
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激光測距儀利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行測量,具有重量輕、體積小、操作簡單測量速度快的特點(diǎn)口,已逐步得到普及和應(yīng)用。激光測距儀主要分為手持式和望遠(yuǎn)鏡式兩種,其中手持式多采用相位式,測量距離一般在200米以內(nèi),精度在2mm左右,功能豐富,除了測量距離還可以計(jì)算面積、體積和高度等參數(shù);望遠(yuǎn)鏡式測量距離較遠(yuǎn),一般在500~3000米,但是精度較低,一般在1米左右,主要用于野外遠(yuǎn)距離測量。功能較單一。近年來,隨著主要元器件的價(jià)格下跌和測量技術(shù)的成熟,手持式激光測距儀使用越來越普及,特別是在房屋丈量方面己基本替代皮尺和卷尺。本文以STM32F103RBT6為核心,以相位式測量原理為基礎(chǔ),結(jié)合激光調(diào)制和解調(diào)電路,設(shè)計(jì)了手持式激光測距儀硬件系統(tǒng)。在該硬件基礎(chǔ)上移植了輕量級的FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),充分利用該操作系統(tǒng)的特點(diǎn),使軟件的編程方式上面變得更加簡潔流暢、可維護(hù)性強(qiáng),在使用體驗(yàn)方面也提高了系統(tǒng)的響應(yīng)靈敏性和穩(wěn)定性,提高了產(chǎn)品的市場競爭力。
標(biāo)簽: freertos stm32 手持激光測距儀
上傳時(shí)間: 2022-06-24
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上傳時(shí)間: 2022-06-28
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STM32單片機(jī)控制激光雷達(dá),激光雷達(dá)是目前比賽賽事中常見的傳感器,更是無人車的必備.rar
標(biāo)簽: stm32 單片機(jī) 激光雷達(dá)
上傳時(shí)間: 2022-06-28
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