激光雷達(dá)的探測(cè)能力很強(qiáng)，尤其表現(xiàn)在對(duì)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(dòng)光學(xué)遙感有著顯著的差異。同時(shí)，高分辨時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)無(wú)論是在電信通訊還是國(guó)防航天領(lǐng)域，都有著至關(guān)重要的地位。中國(guó)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(kāi)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(duì)機(jī)載激光雷達(dá)的探測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，搭建了一個(gè)高分辨率多通道信息獲取系統(tǒng)，為森林參數(shù)的定量測(cè)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(cè)電路。然后對(duì)回波的探測(cè)信號(hào)進(jìn)行時(shí)刻鑒別，論文采用恒比定時(shí)時(shí)刻鑒別避免了傳統(tǒng)固定門(mén)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(xiàn)的原理，設(shè)計(jì)了基于FPGA利用抽頭延遲線(xiàn)法實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的方案，給出了FPGA進(jìn)位鏈、時(shí)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(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，具有較高的分辨率和多通道測(cè)量能力，測(cè)時(shí)精度為60⁸0ps，與國(guó)內(nèi)外研制的機(jī)...

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
2 激光雷達(dá)測(cè)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(cè)距原理
        2.2.1 直接探測(cè)原理
        2.2.2 時(shí)間間隔測(cè)量原理
    2.3 激光雷達(dá)測(cè)距方程
        2.3.1 激光雷達(dá)測(cè)距基本原理
        2.3.2 激光雷達(dá)測(cè)距的一般方程式
        2.3.3 激光雷達(dá)測(cè)距的特殊方程式
    2.4 激光雷達(dá)測(cè)距的信噪比分析
        2.4.1 信號(hào)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(cè)距的精度分析
        2.5.1 固定延遲誤差
        2.5.2 時(shí)鐘頻率漂移誤差
        2.5.3 計(jì)數(shù)抖動(dòng)誤差
3 機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)時(shí)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(cè)
        3.2.1 跨阻放大電路
        3.2.2 壓控放大電路
    3.3 恒比定時(shí)時(shí)刻鑒別
        3.3.1 時(shí)刻鑒別常用方法概述
        3.3.2 恒比定時(shí)時(shí)刻鑒別的原理
        3.3.3 傳統(tǒng)恒比定時(shí)時(shí)刻鑒別的誤差分析
        3.3.4 恒比定時(shí)鑒別的電路實(shí)現(xiàn)
    3.4 基于 FPGA 高分辨率測(cè)時(shí)的關(guān)鍵技術(shù)
        3.4.1 抽頭延遲線(xiàn)法概述
        3.4.2 基于 FPGA 的內(nèi)插測(cè)時(shí)原理概述
        3.4.3 進(jìn)位鏈設(shè)計(jì)和時(shí)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(cè)時(shí)的電路實(shí)物圖
4 基于 FPGA 測(cè)時(shí)的系統(tǒng)性能測(cè)試與分析
    4.1 激光回波探測(cè)性能分析
        4.1.1 跨阻放大電路測(cè)試分析
        4.1.2 壓控放大電路測(cè)試分析
    4.2 恒比定時(shí)時(shí)刻鑒別誤差分析
    4.3 基于 FPGA 測(cè)時(shí)精度及穩(wěn)定性分析
        4.3.1 基于 FPGA 測(cè)時(shí)的精度分析
        4.3.2 環(huán)境溫度影響分析
        4.3.3 延時(shí)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(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)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(hào)：3809246