激光主動成像技術采用激光作輔助光源照明以增加目標的反射信號強度,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。距離選通技術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)作用距離與成像質量,本文采用FPGA設計同步控制電路實現(xiàn)距離選通成像中內觸發(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,并結合實驗確定了探測器同步曝光脈沖參數。對同步控制技術進行了分析并確定了同步控制的要求。其次設計了以Cyclone 4系列FPGA為核心的同步控制系統(tǒng),控制電路從上位機接收控制參數,通過計數產生脈寬、延時、頻率可調的控制信號觸發(fā)激光器與選通相機以實現(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,實現(xiàn)了PLL倍頻、控制參數接收、同步工作信號產生等功能。最后硬件經過調試,完成距離選通內觸發(fā)同步控制,測試結果表明控制信號的脈寬、延時、頻率可調,延時與脈寬步進分辨率5ns,延時范圍0-300μs。

【文章頁數】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 激光成像目標偵查
    1.2 激光主動成像技術
    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 國內研究現(xiàn)狀
    1.4 發(fā)展趨勢
    1.5 課題研究的主要內容
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 距離選通技術基本原理
    2.4 本章小結
第3章 距離選通激光主動成像系統(tǒng)設計方案及關鍵技術
    3.1 激光器
    3.2 攝像機
    3.3 同步控制技術
        3.3.1 內觸發(fā)同步
        3.3.2 外觸發(fā)同步
    3.4 距離選通技術實現(xiàn)
        3.4.1 距離選通成像系統(tǒng)時序分析
        3.4.2 同步控制主要參數確定
        3.4.3 同步控制實現(xiàn)方式
    3.5 本章小結
第4章 基于FPGA距離選通同步控制系統(tǒng)設計
    4.1 FPGA技術發(fā)展現(xiàn)狀
    4.2 同步控制電路整體結構
    4.3 同步控制系統(tǒng)硬件電路設計
        4.3.1 電平轉換電路
        4.3.2 時鐘晶振電路
        4.3.3 硬件復位電路
        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設計
        4.3.8 硬件調試
    4.4 Cyclone 系列 FPGA 開發(fā)流程設計
    4.5 基于 Verilog HDL 語言的 FPGA 程序設計
        4.5.1 倍頻模塊
        4.5.2 控制參數接收模塊
        4.5.3 工作信號產生模塊
        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
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 延時調節(jié)測試
        5.1.2 脈寬調節(jié)測試
        5.1.3 工作頻率測試
    5.2 測試結果分析
第6章 總結與展望
    6.1 論文工作總結
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3804592