高速偽隨機碼調制激光測距雷達電子學系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著激光技術、嵌入式技術和集成光學的發(fā)展，激光測距正朝著數字化、自動化、低成本、小型化的方向發(fā)展。激光測距具有測量精確度高、測量速度快、抗干擾能力強、體積小、重量輕和安裝調整方便等一系列優(yōu)點，可用于測量長度、距離、速度、時間等，其測量精度比一般儀器精度高1至2個數量級，其應用范圍也越來越廣，是目前高精度測距最理想的方式之一。
　　針對采用光子計數的高速偽隨機碼調制激光測距，開發(fā)了基于高性能FPGA的電子學系統(tǒng)。該系統(tǒng)將偽隨機碼調制

2、信號發(fā)送、光子數據接收、累加運算、互相關運算、距離信息提取、編碼器脈沖計數、波形數據輸出及網絡通信等功能集成在單個Altera公司的StratixⅣ系列FPGA芯片中。
　　目前1550nm的激光器技術已非常成熟，其激光脈沖重復頻率可達10KHz。為適應激光器技術的發(fā)展，本設計中偽隨機碼發(fā)送和光子數據接收模塊的重復頻率達到10KHz，偽隨機碼調制速率和光子數據采樣頻率達到1GHz。接收的碼元經過10次累加和閾值比較后，利用1024

3、個并行的同或邏輯實現互相關運算?；ハ嚓P運算和距離信息提取的重復頻率為1KHz。實驗室及整機現場測試結果表明，系統(tǒng)達到了設計要求。
　　論文主要包括五個部分:選題背景及意義、系統(tǒng)硬件設計、系統(tǒng)軟件設計和系統(tǒng)測試。論文的第一部分首先對激光測距技術進行了介紹，同時介紹了偽隨機碼調制激光測距的原理并分析了選題的意義。論文的第二部分主要介紹了偽隨機碼調制激光測距雷達電子學系統(tǒng)的硬件設計，主要介紹了各功能模塊之間的接口設計，根據偽隨機碼調制激

4、光測距雷達功能需求及性能要求，確定了系統(tǒng)的硬件設計方案，簡單介紹了系統(tǒng)硬件主要芯片的選型，并對各模塊的硬件電路的設計進行了介紹。論文的第三部分論述了FPGA邏輯設計和NiosⅡ系統(tǒng)設計，是論文的關鍵部分，FPGA的邏輯設計主要完成偽隨機碼調制激光測距雷達的數據采集及運算處理，是設計的難點。論文的第四部分論述了系統(tǒng)的測試，包括實驗室測試和整機現場測試，并對測試數據進行了分析。最后，論文的第五部分對論文的成果進行了總結，并指出了論文的不足之