激光主動成像技術(shù)采用激光作輔助光源照明以增加目標(biāo)的反射信號強(qiáng)度,相較于被動成像能夠全天候成像,獲取更豐富的信息,作用距離更遠(yuǎn)。距離選通技術(shù)是抑制激光后向散射的有效方法,能夠提高主動成像系統(tǒng)作用距離與成像質(zhì)量,本文采用FPGA設(shè)計(jì)同步控制電路實(shí)現(xiàn)距離選通成像中內(nèi)觸發(fā)同步控制功能。本文首先研究了距離選通激光成像原理及激光在大氣傳輸過程中的衰減與色散特性,用Matlab對系統(tǒng)的成像信噪比模型進(jìn)行仿真,分析了激光波長、單脈沖能量、發(fā)散角、選通門寬對成像的影響,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)確定了探測器同步曝光脈沖參數(shù)。對同步控制技術(shù)進(jìn)行了分析并確定了同步控制的要求。其次設(shè)計(jì)了以Cyclone 4系列FPGA為核心的同步控制系統(tǒng),控制電路從上位機(jī)接收控制參數(shù),通過計(jì)數(shù)產(chǎn)生脈寬、延時(shí)、頻率可調(diào)的控制信號觸發(fā)激光器與選通相機(jī)以實(shí)現(xiàn)距離選通成像。使用Verilog HDL語言模塊化編寫控制電路的軟件代碼,實(shí)現(xiàn)了PLL倍頻、控制參數(shù)接收、同步工作信號產(chǎn)生等功能。最后硬件經(jīng)過調(diào)試,完成距離選通內(nèi)觸發(fā)同步控制,測試結(jié)果表明控制信號的脈寬、延時(shí)、頻率可調(diào),延時(shí)與脈寬步進(jìn)分辨率5ns,延時(shí)范圍0-300μs。

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 激光成像目標(biāo)偵查
    1.2 激光主動成像技術(shù)
    1.3 距離選通激光主動成像
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 發(fā)展趨勢
    1.5 課題研究的主要內(nèi)容
第2章 激光大氣傳輸特性及其對激光主動成像系統(tǒng)影響
    2.1 激光大氣傳輸衰減特性
        2.1.1 大氣吸收
        2.1.2 大氣散射
    2.2 后向散射對激光主動成像影響
    2.3 距離選通技術(shù)基本原理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 距離選通激光主動成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及關(guān)鍵技術(shù)
    3.1 激光器
    3.2 攝像機(jī)
    3.3 同步控制技術(shù)
        3.3.1 內(nèi)觸發(fā)同步
        3.3.2 外觸發(fā)同步
    3.4 距離選通技術(shù)實(shí)現(xiàn)
        3.4.1 距離選通成像系統(tǒng)時(shí)序分析
        3.4.2 同步控制主要參數(shù)確定
        3.4.3 同步控制實(shí)現(xiàn)方式
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于FPGA距離選通同步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 FPGA技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    4.2 同步控制電路整體結(jié)構(gòu)
    4.3 同步控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
        4.3.1 電平轉(zhuǎn)換電路
        4.3.2 時(shí)鐘晶振電路
        4.3.3 硬件復(fù)位電路
        4.3.4 配置電路
        4.3.5 串行通信電路
        4.3.6 FPGA外圍連接電路
        4.3.7 PCB設(shè)計(jì)
        4.3.8 硬件調(diào)試
    4.4 Cyclone 系列 FPGA 開發(fā)流程設(shè)計(jì)
    4.5 基于 Verilog HDL 語言的 FPGA 程序設(shè)計(jì)
        4.5.1 倍頻模塊
        4.5.2 控制參數(shù)接收模塊
        4.5.3 工作信號產(chǎn)生模塊
        4.5.4 脈沖發(fā)射模塊
        4.5.5 同步控制系統(tǒng)仿真
    4.6 本章小結(jié)
第5章 距離選通激光主動成像同步控制系統(tǒng)功能測試
    5.1 硬件測試
        5.1.1 延時(shí)調(diào)節(jié)測試
        5.1.2 脈寬調(diào)節(jié)測試
        5.1.3 工作頻率測試
    5.2 測試結(jié)果分析
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3804592