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激光槍

基于FPGA的雙自觸發(fā)脈沖激光測距關(guān)鍵技術(shù)研究

激光測距技術(shù)被廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)測量、航空與大地的測量、國防及通信等諸多領域。本文從已獲得廣泛應用的脈沖激光測距技術(shù)入手，重點分析了近年提出的自觸發(fā)脈沖激光測距技術(shù)(STPLR)特別是其中的雙自觸發(fā)脈沖激光測距技術(shù)(BSTPLR)，通過分析發(fā)現(xiàn)其核心部件之一就是用于測量激光脈沖飛行時間(周期)的高精度高速計數(shù)器，而目前一般的方式是采用昂貴的進口高速計數(shù)器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來完成，這使得激光測距儀在研發(fā)、系統(tǒng)的改造升級和自主知識產(chǎn)權(quán)保護等諸多方面受到制約，同時在其整體性能上特別是在集成化、小型化和高可靠性方面帶來阻礙。為此，本文研究了采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)脈沖激光測距中的高精度高速計數(shù)及其他相關(guān)功能，基本解決了以上存在的問題。論文通過對雙自觸發(fā)脈沖激光測距的主要技術(shù)要求和技術(shù)指標進行分析，對其中的信號處理單元采用了FPGA+單片機的設計形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測量模塊，在整個測距系統(tǒng)中是信號處理的核心部件，借助其用戶可編程特性及很高的內(nèi)部時鐘頻率，設計了專用于BSTPLR的高速高精度計數(shù)芯片，負責對測距信號產(chǎn)生電路中的時刻鑒別電路輸出信號進行計數(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊則主要由單片機(AT89C51)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可以通過鍵盤預置門控信號的寬度以均衡測量的精度和速度，測量結(jié)果采用7位LED數(shù)碼管顯示。本設計在近距離(大尺寸)范圍內(nèi)實驗測試時基本滿足設計要求。

標簽： FPGA 自觸發(fā)脈沖激光測距關(guān)鍵技術(shù)

上傳時間： 2013-06-02

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FPGA在相位激光測距信號處理技術(shù)中的應用

本文簡單介紹了脈沖式激光測距原理、相位式激光測距的原理及相位測量技術(shù)。根據(jù)課題的要求，給出了電路系統(tǒng)設計方案，選擇了合適測相系統(tǒng)電路參數(shù)，分析了調(diào)制波的噪聲對系統(tǒng)的影響，計算出能滿足系統(tǒng)精度要求的最低信噪比，對偶然誤差、信號變化幅度大小、零點漂移和電路的相位延遲等原因引起的測量誤差，提出了具體的解決措施，這些措施提高了數(shù)字檢相電路的測相精度和穩(wěn)定性。　　根據(jù)電路系統(tǒng)設計方案，著重對混頻電路、整形電路和自動數(shù)字檢相電路進行了較為深入的分析與討論，其中自動數(shù)字檢相電路采用大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA實現(xiàn)。　　文中述敘了利用FPGA實現(xiàn)自動數(shù)字檢相的原理及方法步驟，分析了FPGA實現(xiàn)鑒相功能的可靠性。根據(jù)設計要求，選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件，使用QuartusⅡ軟件開發(fā)可編程邏輯器件及VHDL編程，給出了用QuartusⅡ軟件進行數(shù)字檢相測量的系統(tǒng)仿真結(jié)果和混頻電路、比較電路、數(shù)字檢相電路的實驗結(jié)果，對在沒有零角度位置標志信號和沒有允許計數(shù)標志信號條件下的實驗結(jié)果的精度進行了分析。根據(jù)誤差結(jié)果分析，提出了下一步研究改進的措施和思路。　　

標簽： FPGA 相位激光測距信號處理技術(shù)

上傳時間： 2013-07-25

上傳用戶：天涯
基于ARM技術(shù)的大氣激光信號處理技術(shù)研究

大氣激光通信是指以激光光波作為載體，大氣作為傳輸介質(zhì)的光通信系統(tǒng)。在空間大氣激光通信中，由于大氣的散射、吸收，大氣湍流等作用，在激光接收端就會出現(xiàn)光斑抖動、相位起伏等現(xiàn)象，因此研究一種適合在高速率、弱信號條件下處理技術(shù)，保證激光信號的誤碼率是有著十分重要的意義。本文研究了一種基于嵌入式微處理器系統(tǒng)的大氣激光信號處理方法。文章從空間激光發(fā)展現(xiàn)狀及信道環(huán)境出發(fā)，提出了一種采用ARM微處理控制器并在控制器上移植實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，運用浮動閾值算法來減小大氣信道對激光探測的影響的方法。在測試中，取得了比較好的實驗效果。

標簽： ARM 大氣信號處理激光

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：prczsf
基于FPGA的雙自觸發(fā)脈沖激光測距關(guān)鍵技術(shù)研究

激光測距技術(shù)被廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)測量、航空與大地的測量、國防及通信等諸多領域。本文從已獲得廣泛應用的脈沖激光測距技術(shù)入手，重點分析了近年提出的自觸發(fā)脈沖激光測距技術(shù)(STPLR)特別是其中的雙自觸發(fā)脈沖激光測距技術(shù)(BSTPLR)，通過分析發(fā)現(xiàn)其核心部件之一就是用于測量激光脈沖飛行時間(周期)的高精度高速計數(shù)器，而目前一般的方式是采用昂貴的進口高速計數(shù)器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來完成，這使得激光測距儀在研發(fā)、系統(tǒng)的改造升級和自主知識產(chǎn)權(quán)保護等諸多方面受到制約，同時在其整體性能上特別是在集成化、小型化和高可靠性方面帶來阻礙。為此，本文研究了采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)脈沖激光測距中的高精度高速計數(shù)及其他相關(guān)功能，基本解決了以上存在的問題。論文通過對雙自觸發(fā)脈沖激光測距的主要技術(shù)要求和技術(shù)指標進行分析，對其中的信號處理單元采用了FPGA+單片機的設計形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測量模塊，在整個測距系統(tǒng)中是信號處理的核心部件，借助其用戶可編程特性及很高的內(nèi)部時鐘頻率，設計了專用于BSTPLR的高速高精度計數(shù)芯片，負責對測距信號產(chǎn)生電路中的時刻鑒別電路輸出信號進行計數(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊則主要由單片機(AT89C51)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可以通過鍵盤預置門控信號的寬度以均衡測量的精度和速度，測量結(jié)果采用7位LED數(shù)碼管顯示。本設計在近距離(大尺寸)范圍內(nèi)實驗測試時基本滿足設計要求。

標簽： FPGA 自觸發(fā)脈沖激光測距關(guān)鍵技術(shù)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：dapangxie
高速FPGA在激光回波檢測中的應用

激光測距是激光技術(shù)在軍事上最早和最成熟的應用，自1961．年美國休斯飛機公司研制成功世界上第一臺激光測距機之后，激光測距技術(shù)發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運用于軍用領域和民用領域。為了進一步提高我國激光測距水平，研制更高性能激光測距機依然是我國國防科技研究中的重要課題之一。其中，測距精度是激光測距機的一個重要參數(shù)。而激光測距機能否準確的檢測激光回波信號將直接影響測距精度。脈沖激光測距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測子系統(tǒng)、回波檢測與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設計高精度激光回波檢測與主控子系統(tǒng)是實現(xiàn)高精度激光測距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設計，電路復雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設計技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設計激光回波檢測與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測精度，同時簡化了整個測距系統(tǒng)的設計。本文研究了將激光回波信號直接送入FPGA進行檢測的方案。同時，采用這種方案設計了一種激光回波檢測系統(tǒng)，并把它成功運用在一引信項目中。這種方案電路設計簡單，易于實現(xiàn)。在實際應用中，由于激光回波探測子系統(tǒng)只是完成由光信號到電信號的轉(zhuǎn)換及簡單放大，理論分析和試驗結(jié)果均表明，采用該方案進行回波檢測的精度較低，這種回波檢測方法也只能應用在測距精度要求低的項目中。為了滿足另一高精度測距項目的需要，在FPGA直接進行激光回波檢測方案的基礎上，設計了一種高精度激光回波檢測系統(tǒng)。文中介紹了其實現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達到的回波檢測精度及整機測距系統(tǒng)的測距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達lGsps，該方案實現(xiàn)的難點在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設計，到器件的選型，硬件電路板的實現(xiàn)等方面做了詳細的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設計。接著介紹了系統(tǒng)程序設計。后面給出了試驗測試結(jié)果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設計中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應用，為其他相關(guān)設計提供了參考。最后，對全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。本文在高速FPGA對激光回波信號檢測方向取得了一定的成果，為進一步研究提供了參考價值。

標簽： FPGA 激光回波中的應用

上傳時間： 2013-06-13

上傳用戶：cy1109
基于FPGADSP激光測距系統(tǒng)的研究

從制成世界上第一臺激光器開始，激光優(yōu)異的單色性、方向性和高亮度特點引起了各界的關(guān)注。激光測距技術(shù)是目前應用較為廣泛的一種激光技術(shù)，它與一般測距方法相比，具有操作方便，精度高和晝夜可用的優(yōu)點。目前激光測距技術(shù)分成脈沖式和連續(xù)式兩種類型，連續(xù)式測距系統(tǒng)隨著近年來激光技術(shù)的發(fā)展逐漸引起人們的關(guān)注，在民用領域，尤其是在一些對數(shù)據(jù)的實時性要求不很高的系統(tǒng)中得到普遍應用。小型化、智能化、高精度、對人眼安全是激光測距的發(fā)展方向，但是目前的測距儀普遍存在元器件較多、功耗相對較高、靈活性不夠、適應能力不強、抗干擾能力不強等缺點，不利于整機的一體化和小型化設計。基于上述局限性，本文提出一種新的思想，將數(shù)字信號處理技術(shù)應用到連續(xù)式相位激光測距技術(shù)中，具體是利用DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)產(chǎn)生用于調(diào)制激光器的正弦信號，利用FPGA與DSP技術(shù)實現(xiàn)高速數(shù)字化處理。該方法不僅克服了上面所述的缺點，而且還具有以下的優(yōu)點：可以通過軟件的方法改變調(diào)制頻率，大大簡化了測相電路，提高了使用的方便性：解決了激光連續(xù)測距中頻率輸出不穩(wěn)定和相位抖動的問題，使測距儀的穩(wěn)定性更高；采用DSP處理芯片對信號進行處理，處理速度更快，提高了實時性；采用FFT技術(shù)測相，不僅精度高，而且隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，精度還有上升的空間。本文從理論和實驗上驗證了該測距方案的可行性。在采用實時取樣補償技術(shù)的情況下，該測距方案的測距精度可達到毫米量級，該測距方案設計新穎，系統(tǒng)受環(huán)境因素影響較小，可在惡劣環(huán)境下進行短距離(一般小于15米)的測量。實驗結(jié)果表明，該設計方案基本上達到預期的指標要求。

標簽： FPGADSP 激光測距系統(tǒng)

上傳時間： 2013-06-08

上傳用戶：manking0408
基于FPGA的多頭激光測距系統(tǒng)

根據(jù)交通部公布的數(shù)據(jù)，交通事故呈逐年上升趨勢，交通事故不僅給公民的財產(chǎn)造成了損失，而且給公民的人身安全也會造成威脅。因此如何更好地避免交通事故成為一個焦點課題，汽車安全系統(tǒng)更是成為汽車生產(chǎn)商和研究機構(gòu)的研究熱點。當前汽車安全系統(tǒng)有兩大種類：一是被動式安全系統(tǒng)。例如：安全帶，安全氣囊等。二是主動式安全系統(tǒng)。主動安全系統(tǒng)又分為主動被動式和主動自動式。前者有ABS等。后者有汽車自動防撞系統(tǒng)和倒車雷達等。本文采用激光測距系統(tǒng)，開發(fā)一種汽車在高速公路上行駛的主動式防撞系統(tǒng)，本文的重點是開發(fā)測距預警系統(tǒng)，采用專門的激光測距芯片和接收芯片，并采用FPGA(Filed Programmable Gate Array)作為主控芯片，對前車進行有效的監(jiān)控，根據(jù)檢測得到的數(shù)據(jù)，實時提出建議和報警，提醒駕駛員減速或者采取制動措施，從而達到預防追尾碰撞的目的。本文工作主要有以下幾個方面： 1) 在比較分析激光、雷達和毫米波等測距方法的基礎上，根據(jù)市場需求及潛在用戶分析，確定采用激光脈沖測距方式。針對激光脈沖測距存在的技術(shù)難題，提出以FPGA作為系統(tǒng)核心控制模塊的測距系統(tǒng)設計方案。 2) 根據(jù)對車載動態(tài)測距系統(tǒng)測量精度、測量頻率和測量范圍的基本要求，結(jié)合脈沖激光測距的特點，提出采用多頭脈沖激光測距和多周期脈沖測量的技術(shù)方案。該方案可有效提高系統(tǒng)測距精度和測量范圍，降低系統(tǒng)成本。 3) 基于上述方案，完成了基于FPGA的多頭脈沖激光測距系統(tǒng)的各功能模塊的詳細設計、功能仿真、綜合優(yōu)化及板級測試實驗。實驗表明，各主要功能模塊基本達到預期設計要求，為測距系統(tǒng)的后期開發(fā)奠定了基礎。 4) 完成了激光測距傳感器外圍光電轉(zhuǎn)換電路、電源轉(zhuǎn)換電路及通訊接口的設計、制作、安裝及實驗室調(diào)試。 5) 最后對論文研究工作進行了總結(jié)，提出了系統(tǒng)的不足之處和進一步研究工作的方向。

標簽： FPGA 激光測距系統(tǒng)

上傳時間： 2013-05-27

上傳用戶：yatouzi118
基于FPGA的激光測距數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

激光測距是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種精密測量技術(shù)，因其良好的精確度特性廣泛地應用在軍事和民用領域。但傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開發(fā)成本較高，電路較復雜，調(diào)試困難等諸多問題，而且這種系統(tǒng)體積和重量較大，嚴重阻礙了激光測距系統(tǒng)的普及應用，因此近年來激光測距技術(shù)向著小型化和集成化的方向發(fā)展。本文就旨在找出一種激光測距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個專用集成電路，使傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)簡化成三個部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。本文設計的激光測距系統(tǒng)基于相位差式激光測距原理，綜合當前所有的測相技術(shù)，提出了一種基于FPGA的芯片運用DCM的動態(tài)移相功能實現(xiàn)相位差測量的方法。該方法實現(xiàn)起來方便快捷，無需復雜的過程計算，不僅能夠達到較高的測距精度，同時可以大大簡化外圍電路的設計，使測距系統(tǒng)達到最大程度的集成化，滿足了近年來激光測距系統(tǒng)向小型化和集成化方向發(fā)展的要求，除此，該方法還可以減少環(huán)境因素對測距誤差的影響，降低測距系統(tǒng)對測試環(huán)境的要求。本論文的創(chuàng)新點有： 1.基于方波實現(xiàn)激光的調(diào)制和發(fā)射，簡化了復雜的外圍電路設計； 2.激光測距的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)，便于系統(tǒng)的集成。在基于DCM的激光測距方案中，本文詳細的敘述了利用DCM測相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計算過程，然后將利用不同測尺測得的結(jié)果進行合成，并最終將距離的二進制信息轉(zhuǎn)換成十進制顯示出來。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開發(fā)板做為開發(fā)平臺，通過編程和仿真驗證了該測距方案的可行性。在采用多次測量求平均值的情況下，該測距方案的測距精度可以達到3mm，測距量程可達100m。該方案設計新穎，可將整個的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在FPGA芯片中實現(xiàn)，為最終的專用集成芯片的設計打下了基礎，有利于測距系統(tǒng)的集成單片化。

標簽： FPGA 激光測距數(shù)據(jù)處理

上傳時間： 2013-06-20

上傳用戶：lili1990
基于FPGA的全數(shù)字激光測距信號處理

激光測距是一種非接觸式的測量技術(shù)，已被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設、安全監(jiān)測以及智能控制等領域。早期的激光測距系統(tǒng)在激光接收機中通過分立的單元電路處理激光發(fā)、收信號以測量光脈沖往返時間，使得開發(fā)成本高、電路復雜，調(diào)試困難，精度以及可靠性相對較差，體積和重量也較大，且沒有與其他儀器相匹配的標準接口，上述缺陷阻礙了激光測距系統(tǒng)的普及應用。本文針對激光測距信號處理系統(tǒng)設計了一套全數(shù)字集成方案，除激光發(fā)射、接收電路以外，將信號發(fā)生、信號采集、綜合控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸五個部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換電路和濾波處理等模塊，可以直接對信號進行數(shù)字信號處理。與分立的單元電路構(gòu)成的激光測距信號處琿相比，可以大大降低激光測距系統(tǒng)的成本，縮短激光測距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標準的RS232接口，可以直接與通信模塊連接，構(gòu)成激光遙測實時監(jiān)控系統(tǒng)，通過LED實時顯示測距結(jié)果。這樣使得激光測距系統(tǒng)只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可，提出了橋梁的位移監(jiān)測技術(shù)方法，并設計出一種針對橋梁的位移監(jiān)測的具有既便攜、有效又經(jīng)濟實用的監(jiān)測樣機。本文基于xil inx公司提供的開發(fā)環(huán)境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開發(fā)版來設計的，提出一種基于方波的利用DCM(數(shù)字時鐘管理器)檢相的相位式測距方法；采用三把側(cè)尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz，對應的測尺長度分別為5米、50米和15000米，對應的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設計了一套激光測距全數(shù)字信號處理系統(tǒng)。為了證明本系統(tǒng)的準確性，另外設計了一套利用延時的方法來模擬激光光路，經(jīng)過測試，證明利用DCM檢相的相位式測距方法對于橋梁的位移監(jiān)測是可行的，測量精度和測量結(jié)果也滿足設計方案要求。

標簽： FPGA 全數(shù)字信號處理激光測距

上傳時間： 2013-06-12

上傳用戶：fanboynet
基于FPGA技術(shù)的激光測距系統(tǒng)研究

本文的研究內(nèi)容是在激光測距項目基礎上進行的，分析了各種激光測距方法的利弊，最終選用脈沖激光測距的實現(xiàn)方式，并且對脈沖激光測距系統(tǒng)做了深入研究。本文設計了以FPGA為核心的信號處理模塊，實現(xiàn)了對激光信號的編碼和譯碼、對激光發(fā)射控制時鐘的分頻、和內(nèi)部PLL倍頻實現(xiàn)內(nèi)部高頻計時時鐘等，提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。使用并行脈沖計數(shù)法，提高了計時精度，分析了可能產(chǎn)生誤差的原因，并且對結(jié)果做了相應的修正，減小了激光測距系統(tǒng)的誤差。并且制定了四種工作模式，可以根據(jù)不同的實際環(huán)境選擇相應的測距模式，以達到最好的測量效果。在接收方面突破以往普通的被動接收方式，提出了利用窗函數(shù)接收回波的主動接收方式，結(jié)合窄帶濾光片的濾光效果，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。從課題要求出發(fā)，本激光測距系統(tǒng)實現(xiàn)了體積小、功耗低的特點，測量距離相對較近(0.5-50米)，屬于近距測量系統(tǒng)。

標簽： FPGA 激光測距系統(tǒng)研究

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：wyaqy