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(huì)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...
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cpld
mcu
激光雷達(dá)
上傳時(shí)間：
2022-05-28
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