【摘要】：為了實(shí)現(xiàn)近地面、多波長(zhǎng)氣溶膠時(shí)空探測(cè),克服激光雷達(dá)光源波長(zhǎng)可選擇性不足的問(wèn)題,課題組利用LED豐富的光譜特性設(shè)計(jì)了一種新型發(fā)光二極管(LED)光源雷達(dá)。因?yàn)樵撓到y(tǒng)為白光LED光源雷達(dá),所以需要對(duì)其進(jìn)行分光,從而獲得不同波長(zhǎng)的回波信號(hào)。為了采集不同波長(zhǎng)的回波信號(hào)作為大氣氣溶膠反演的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),本文設(shè)計(jì)了一種多通道同步雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:首先闡述了白光LED光源雷達(dá)系統(tǒng)的組成及工作原理,并對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,然后根據(jù)雷達(dá)回波信號(hào)的相關(guān)特性,確定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的參數(shù)要求,并以此為依據(jù),提出了基于FPGA和千兆以太網(wǎng)的多通道同步雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案,并比較了不同條件下的三種雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù)反演算法。然后進(jìn)行系統(tǒng)各模塊硬件選型和電路設(shè)計(jì),包括FPGA核心板電路、四路A/D采集電路、觸發(fā)電路、以太網(wǎng)傳輸電路等。接著對(duì)各模塊硬件電路進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)、PCB整體布局及繪制,最后完成數(shù)據(jù)采集電路板的焊接與調(diào)試。其次完成了雷達(dá)回波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),在Quartus II開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)下位機(jī)程序的設(shè)計(jì)與仿真,主要包括四路A/D采集模塊、異步FIFO數(shù)據(jù)緩存模塊、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊和A/D采集時(shí)鐘模塊的軟件設(shè)計(jì)。并利用LabVIEW設(shè)計(jì)系統(tǒng)上位機(jī)程序部分,包括雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的累加平均、存儲(chǔ)與顯示。最后將設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的多波長(zhǎng)LED光源雷達(dá)系統(tǒng),通過(guò)系統(tǒng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的正確性,并將采集到的四路雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了平滑濾波、距離平方校正和反演計(jì)算。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN957.51
【圖文】：

道數(shù)較少、體積大、價(jià)格昂貴，不具備多通道同步采集和采集數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸能力，所以多見(jiàn)于科研院所的實(shí)驗(yàn)室。多通道數(shù)據(jù)采集板卡是目前多波長(zhǎng)雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù)采集較為常用的方案，這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)采集板卡是在工控機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作的，因?yàn)椴磺宄䲠?shù)據(jù)采集板卡的底層代碼工作方式，所以并不一定適合特定的雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集需求，同時(shí)不利于整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的小型化和便攜化發(fā)展。在國(guó)外進(jìn)行雷達(dá)數(shù)據(jù)采集一方面以泰克、力克和安捷倫等公司的高性能示波器為主一方面以美國(guó) NI 等公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的多通道數(shù)據(jù)采集板卡為主。例如，力克公司的一款產(chǎn)品最高采樣率可以達(dá)到 2.5GSPS，采樣位數(shù) 16bit，帶寬 1G 的高性能；NI 公司的 PCI-611多通道數(shù)據(jù)采集板卡最高采樣率可達(dá)到20Msps，并實(shí)現(xiàn)四個(gè)通道同步采集，采樣精度14b但是這些國(guó)外高速示波器和多通道采集板卡普遍價(jià)格昂貴，使得雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的成本變得極其高昂，不利于推廣。目前國(guó)內(nèi)進(jìn)行雷達(dá)回波數(shù)據(jù)采集主要利用的是凌華和阿爾泰等公司研發(fā)的多通道數(shù)據(jù)采集板卡以及一些科研院所研發(fā)的基于嵌入式和 FPGA 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中凌華的PCI-1714-UL-BE 可以實(shí)現(xiàn) 4 通道同步采集，采樣率達(dá)到 30MHz，采樣分辨率達(dá)到 12bit。圖 1-1 為凌華公司的四通道數(shù)據(jù)采集板卡。

圖 3-3AD9240 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig.3-3 Inter structure of 92402 所示，為 AD9240 的各個(gè)引腳介紹。AD9240 可通過(guò)引腳配置，選或內(nèi)部參考電壓，本設(shè)計(jì)使用其內(nèi)部參考電壓，SENSE 端與 REFCO部參考電壓。表 3-2AD9240 引腳介紹Tab.3-2AD9240 pin introduction 引腳介紹1 并行輸出數(shù)據(jù)位，共 14 位 基準(zhǔn)電壓選擇引腳基準(zhǔn)電壓引腳 共�；鶞�(zhǔn)電壓輸入輸出引腳SS 數(shù)字地/模擬地 數(shù)字信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)地端

圖 3-13 FPGA 最小系統(tǒng) PCB 設(shè)計(jì)圖Fig. 3-13 FPGAminimum system PCB design圖 3-14A/D 模塊 PCB 設(shè)計(jì)圖

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1 張永山;張丹;李劍;張波濤;李闖澤;;一種探地雷達(dá)回波信號(hào)的非平穩(wěn)特性分析方法[J];電子測(cè)試;2011年08期

2 張國(guó)兵;趙嚴(yán)冰;;基于FPGA的雷達(dá)回波信號(hào)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];雷達(dá)科學(xué)與技術(shù);2010年01期

3 孫堯;王立寧;盧志忠;;導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)的實(shí)時(shí)采集與回放[J];微計(jì)算機(jī)信息;2009年16期

4 彭濤;韓雅菲;李一兵;;探地雷達(dá)回波信號(hào)處理及其應(yīng)用[J];信息技術(shù);2006年10期

5 孫德強(qiáng),張兵;關(guān)于光纖傳輸雷達(dá)回波信號(hào)的一個(gè)實(shí)例[J];雷達(dá)與對(duì)抗;2002年01期

6 黃小毛,張永剛;小波變換在雷達(dá)回波信號(hào)消噪處理中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代雷達(dá);2001年05期

7 吳仁彪;胡鵬舉;盧曉光;;機(jī)載氣象雷達(dá)回波信號(hào)仿真系統(tǒng)[J];中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào);2012年02期

8 夏林林;王健琪;路國(guó)華;岳宇;荊西京;;采用重現(xiàn)量化分析方法識(shí)別生物雷達(dá)回波信號(hào)中人體數(shù)量的研究[J];航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程;2008年02期

9 鄧云;張驊;許家棟;;機(jī)載脈沖多普勒雷達(dá)回波信號(hào)模擬[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2006年09期

10 馬強(qiáng);劉勇;;基于空域相關(guān)濾波的雷達(dá)回波信號(hào)降噪方法[J];火力與指揮控制;2016年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 車(chē)志宇;楊日杰;周旭;崔旭濤;;雷達(dá)回波信號(hào)模擬、處理及顯示系統(tǒng)研制[A];2008中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集（Ⅰ）[C];2008年

2 倪志波;黃宏華;黃印博;崔朝龍;徐赤東;董鳳忠;饒瑞中;;從激光雷達(dá)回波信號(hào)中提取湍流信息的初步分析[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

3 陶文;李曉波;崔博;;基于C#和Matlab的雷達(dá)回波信號(hào)仿真軟件的實(shí)現(xiàn)[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下）[C];2009年

4 羅一淳;鄧彬;付耀文;;轉(zhuǎn)動(dòng)目標(biāo)SAR成像特性分析[A];第七屆全國(guó)信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)刊[C];2013年

5 鄭玉臣;Peter Voelger;;激光雷達(dá)回波信號(hào)的蒙特卡羅模擬研究:I.均勻薄霧的多重散射強(qiáng)度分布[A];第十一屆全國(guó)光散射學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2001年

6 趙志宏;夏宏森;;基于某型雷達(dá)的回波信號(hào)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2010振動(dòng)與噪聲測(cè)試峰會(huì)論文集[C];2010年

7 賀知明;向敬成;黃巍;;NMTI實(shí)現(xiàn)方法的仿真研究[A];第十一屆全國(guó)信號(hào)處理學(xué)術(shù)年會(huì)（CCSP-2003）論文集[C];2003年

8 賀應(yīng)紅;鄭玉臣;程娟;左浩毅;楊經(jīng)國(guó);;最小二乘法擬合大氣激光雷達(dá)回波信號(hào)估算消光系數(shù)邊界值[A];第十二屆全國(guó)光散射學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2003年

9 夏林林;王健琪;路國(guó)華;荊西京;岳宇;;RQA方法在人體數(shù)量識(shí)別技術(shù)中的應(yīng)用[A];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2007年

10 賈韶旭;潘錦;;多線程技術(shù)在探地雷達(dá)中的應(yīng)用[A];2007年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 甘露;探地雷達(dá)主機(jī)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];武漢大學(xué);2009年

2 聶鐳;復(fù)雜雷達(dá)回波特征提取及信號(hào)檢測(cè)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

3 謝曉春;壓縮感知理論在雷達(dá)成像中的應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張浩;多波長(zhǎng)LED光源雷達(dá)信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安理工大學(xué);2019年

2 趙艷;激光雷達(dá)回波信號(hào)的實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2018年

3 程愛(ài)軍;雷達(dá)回波信號(hào)模擬與仿真[D];南京理工大學(xué);2004年

4 陳磊;激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)回波信號(hào)處理技術(shù)的研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2010年

5 謝金鵬;基于雷達(dá)回波信號(hào)的彈片與沖擊波速度檢測(cè)技術(shù)研究[D];鄭州大學(xué);2011年

6 趙勇;探地雷達(dá)回波信號(hào)成像和小波去噪的方法與實(shí)現(xiàn)[D];武漢大學(xué);2004年

7 胡艷輝;雷達(dá)回波信號(hào)的建模與仿真研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

8 周旦紅;多普勒測(cè)速雷達(dá)回波信號(hào)突變特征小波提取算法的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

9 李富強(qiáng);雷達(dá)回波信號(hào)的采集與自適應(yīng)濾波[D];鄭州大學(xué);2006年

10 鄭微;基于DSP的單脈沖雷達(dá)回波信號(hào)處理研究[D];重慶大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2762072