由于傳統(tǒng)的激光測距儀所使用的模擬電路對于外界干擾的抵抗性能較差,在環(huán)境惡劣的情況下容易造成漏檢以及虛警的情況,并且其組成元器件較多、體積和重量較大以及無法更進一步的提高信號的信噪比來濾出回波信號峰值。針對如上所述的不足,本文提出了采用數(shù)字化方式來對激光回波進行處理的一種方法,用數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)點為傳統(tǒng)激光測距系統(tǒng)性能的不足進行改善。對激光測距儀在體積小和重量輕的情況下進行數(shù)字化設(shè)計來實現(xiàn)在遠距離提高回波信噪比來將信號進行重構(gòu),來達到提高測距量程的目的。本文針對提高遠距離測量時的激光回波微弱信噪比的目的設(shè)計出一個以ADC和FPGA為控制核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),本系統(tǒng)中ADC對回波弱信號全波形采樣并進行快速的數(shù)字化處理,FPGA對整個系統(tǒng)進行邏輯控制以及對數(shù)字化的數(shù)據(jù)進行FIFO緩存和累加平均處理。對激光測距原理、作用距離和信噪比等方面進行了更詳細的介導(dǎo)和研究,并對回波信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中需要的技術(shù)作了更詳細的介紹,其中包括A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字累加平均、邏輯控制、信號處理和傳輸?shù)燃夹g(shù)。對本文使用的線性累加平均算法進行Matlab軟件仿真,以證明其功能的優(yōu)點,由結(jié)果得出對信號累加M次的估計,可使回波信噪...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
    1.3 測量的原理
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 激光測距原理分析
    2.1 脈沖激光測距的基本原理
    2.2 距離方程
    2.3 光電探測器信噪比以及輸出噪聲的分析
        2.3.1 信號光電流分析
        2.3.2 輸出的噪聲電流分析
    2.4 單脈沖虛警的可能性和脈沖探測的可能性
    2.5 測距誤差的分析
        2.5.1 對偶然誤差的分析
        2.5.2 對系統(tǒng)誤差的分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 激光回波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方案
    3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本框架
    3.2 關(guān)鍵技術(shù)
        3.2.1 A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
        3.2.2 邏輯控制以及信號處理
        3.2.3 數(shù)字式多點累加平均
        3.2.4 數(shù)據(jù)傳輸
    3.3 系統(tǒng)總體設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于MATLAB的線性累加平均算法仿真
    4.1 MATLAB簡介
    4.2 算法的實現(xiàn)
    4.3 算法仿真的圖形用戶界面
    4.4 線性累加平均仿真驗證
        4.4.1 仿真模型以及計算
        4.4.2 結(jié)果及分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計
    5.1 系統(tǒng)總體設(shè)計
    5.2 采集系統(tǒng)的設(shè)計
        5.2.1 電源設(shè)計
        5.2.2 系統(tǒng)通信設(shè)計
    5.3 采集系統(tǒng)的邏輯設(shè)計
        5.3.1 FPGA開發(fā)環(huán)境以及FSM設(shè)計
        5.3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的邏輯設(shè)計方案
    5.4 ADC模塊設(shè)計
        5.4.1 采樣理論概述
        5.4.2 A/D轉(zhuǎn)換器介紹及其發(fā)展歷程
        5.4.3 ADC性能指標
        5.4.4 AD控制模塊設(shè)計
    5.5 累加平均處理
    5.6 FIFO存儲緩沖模塊
    5.7 UART異步串行通信RS232發(fā)送模塊
    5.8 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)狀態(tài)機設(shè)計
    5.9 系統(tǒng)時鐘模塊
    5.10 PC程序設(shè)計
    5.11 本章小結(jié)
第六章 系統(tǒng)實驗與分析
    6.1 仿真實驗及結(jié)果
    6.2 測距實驗及分析
        6.2.1 實驗基本原理及方法
        6.2.2 局部中值濾波
        6.2.3 時刻鑒別
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果



本文編號：3999253