發(fā)布時間：2023-05-06 16:29

　　激光雷達(dá)的探測能力很強(qiáng)，尤其表現(xiàn)在對地形以及植被空間結(jié)構(gòu)方面，而且它的成像機(jī)理和被動光學(xué)遙感有著顯著的差異。同時，高分辨時間間隔測量技術(shù)無論是在電信通訊還是國防航天領(lǐng)域，都有著至關(guān)重要的地位。中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所與嘉興市政府合作的科技計(jì)劃項(xiàng)目支持開展小型化機(jī)載激光雷達(dá)的研制，本課題依托該項(xiàng)目對機(jī)載激光雷達(dá)的探測技術(shù)進(jìn)行研究，搭建了一個高分辨率多通道信息獲取系統(tǒng)，為森林參數(shù)的定量測量和反演以及城市激光遙感的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。 論文根據(jù)機(jī)載激光雷達(dá)的總體系統(tǒng)框架，首先基于跨阻放大電路、壓控放大電路和差分接收放大電路設(shè)計(jì)了激光回波的探測電路。然后對回波的探測信號進(jìn)行時刻鑒別，論文采用恒比定時時刻鑒別避免了傳統(tǒng)固定門限鑒別產(chǎn)生的距離行走現(xiàn)象。最后介紹了插值法和抽頭延遲線的原理，設(shè)計(jì)了基于FPGA利用抽頭延遲線法實(shí)現(xiàn)時間間隔測量的方案，給出了FPGA進(jìn)位鏈、時鐘系統(tǒng)以及譯碼器模塊等關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)。根據(jù)前述電路模塊的設(shè)計(jì)，本課題搭建了基于FPGA直接實(shí)現(xiàn)時間間隔測量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測試，具有較高的分辨率和多通道測量能力，測時精度為60⁸0ps，與國內(nèi)外研制的機(jī)...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
目錄
1 引言
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
2 激光雷達(dá)測距理論概述
    2.1 雷達(dá)系統(tǒng)的基本組成
    2.2 激光雷達(dá)測距原理
        2.2.1 直接探測原理
        2.2.2 時間間隔測量原理
    2.3 激光雷達(dá)測距方程
        2.3.1 激光雷達(dá)測距基本原理
        2.3.2 激光雷達(dá)測距的一般方程式
        2.3.3 激光雷達(dá)測距的特殊方程式
    2.4 激光雷達(dá)測距的信噪比分析
        2.4.1 信號光電流
        2.4.2 噪聲電流
        2.4.3 信噪比方程
    2.5 基于脈沖式激光測距的精度分析
        2.5.1 固定延遲誤差
        2.5.2 時鐘頻率漂移誤差
        2.5.3 計(jì)數(shù)抖動誤差
3 機(jī)載激光雷達(dá)測時系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    3.1 機(jī)載激光雷達(dá)組成概述
        3.1.1 機(jī)載激光雷達(dá)的系統(tǒng)框架
        3.1.2 機(jī)載激光雷達(dá)回波接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    3.2 激光回波探測
        3.2.1 跨阻放大電路
        3.2.2 壓控放大電路
    3.3 恒比定時時刻鑒別
        3.3.1 時刻鑒別常用方法概述
        3.3.2 恒比定時時刻鑒別的原理
        3.3.3 傳統(tǒng)恒比定時時刻鑒別的誤差分析
        3.3.4 恒比定時鑒別的電路實(shí)現(xiàn)
    3.4 基于 FPGA 高分辨率測時的關(guān)鍵技術(shù)
        3.4.1 抽頭延遲線法概述
        3.4.2 基于 FPGA 的內(nèi)插測時原理概述
        3.4.3 進(jìn)位鏈設(shè)計(jì)和時鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.4.4 譯碼器模塊設(shè)計(jì)
        3.4.5 基于 FPGA 高分辨率測時的電路實(shí)物圖
4 基于 FPGA 測時的系統(tǒng)性能測試與分析
    4.1 激光回波探測性能分析
        4.1.1 跨阻放大電路測試分析
        4.1.2 壓控放大電路測試分析
    4.2 恒比定時時刻鑒別誤差分析
    4.3 基于 FPGA 測時精度及穩(wěn)定性分析
        4.3.1 基于 FPGA 測時的精度分析
        4.3.2 環(huán)境溫度影響分析
        4.3.3 延時鏈的非均勻性校準(zhǔn)
5 總結(jié)與展望
    5.1 研究工作總結(jié)
    5.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3809246