激光雷達具有高分辨率、高隱蔽性、強干擾能力以及良好的探測性能,能夠?qū)崿F(xiàn)低功率、遠距離的探測,在各類軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在對激光雷達性能的測試中,半實物仿真由于能夠節(jié)約人力物力,提高測試效率,縮短研發(fā)周期而成為研究熱點。本文設(shè)計的激光回波仿真系統(tǒng)即為一種半實物仿真系統(tǒng),通過目標相關(guān)數(shù)據(jù)直接驅(qū)動激光陣列產(chǎn)生模擬回波,模擬實際的測試環(huán)境及目標,達到對激光雷達的測試效果。現(xiàn)有的激光回波仿真系統(tǒng)存在實時性較差,驅(qū)動信號精度較低等缺點,同時高分辨率的延時信號生成系統(tǒng)設(shè)計難度較高,因此本文研究了高精度、高可靠性、高實時性的激光回波仿真系統(tǒng)深度圖像生成及驅(qū)動技術(shù)。本文主要研究內(nèi)容如下:首先,對國內(nèi)外激光回波仿真系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行研究,分析系統(tǒng)的工作原理,重點針對目標建模部分及高分辨率延時信號生成部分進行研究,結(jié)合課題的相關(guān)指標,構(gòu)建了本文系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。系統(tǒng)主要包括深度圖像生成模塊以及驅(qū)動控制模塊,應(yīng)用了雙目立體視覺技術(shù)以及鎖相環(huán)構(gòu)建延遲線技術(shù),實現(xiàn)了距離分辨率0.05m,即延時信號精度125ps。其次,具體設(shè)計系統(tǒng)的兩大主要模塊以實現(xiàn)模塊功能。首先完成深度圖像生成模塊的設(shè)計,生成用于驅(qū)動... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鎖相環(huán)動態(tài)配置端口圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-22-設(shè)定的。本系統(tǒng)選用Altera公司生產(chǎn)的CycloneIV系列芯片作為FPGA主控芯片，查找數(shù)據(jù)手冊[48]可知，此系列FPGA的壓控振蕩器頻率的可選范圍是600MHz~1300MHz，由公式（2-16）計算得到對應(yīng)相位調(diào)整的最小步長范圍在96ps~208ps之間。在綜合考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度之后，將壓控振蕩器頻率設(shè)置為1000MHz，即相位調(diào)整的最小步長為125ps。之后根據(jù)鎖相環(huán)動態(tài)調(diào)整的步驟，編寫狀態(tài)機，控制生成的鎖相環(huán)，并得到目標的同頻異相時鐘。該狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖2-14所示。IDLESTEPWAIT1WAIT2WAIT_DONEEND圖2-14鎖相環(huán)重配置狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖此模塊經(jīng)過綜合后的原理框圖如圖2-15所示。圖2-15模塊綜合后的原理圖此時實現(xiàn)了單通道亞皮秒級延時生成，而在實際應(yīng)用中需要生成多通道的延時信號，在單通道擴展為多通道的過程中也存在一些待解決的問題，將在后續(xù)章節(jié)中進行具體研究。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-28-兩個相機均按照以上方法進行標定，此過程即為雙目系統(tǒng)的標定。雙目系統(tǒng)標定示意圖如圖3-1所示，對于空間中的一點P，在世界坐標系中對應(yīng)的坐標為PW，則該點在左右相機坐標系下的坐標可以表示為：rrWrllWlTPRPTPRP+=+=(3-16)其中Rl，Tl為左攝像頭經(jīng)過單目相機標定后得到的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量，Rr，Tr為右攝像頭經(jīng)過單目相機標定后得到的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量，其中Pl和Pr又有如下的關(guān)系：TRPPlr+=(3-17)綜合上式，可以得出：lrTlrRTTTRRR==(3-18)分別對左右相機進行單目標定，得到參數(shù)Rl，Tl，Rr，Tr，帶入式（3-18）求出左右相機之間的外參數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移向量T，完成標定工作。QqlqrOlOrTR圖3-1雙目系統(tǒng)標定示意圖雙目系統(tǒng)標定的結(jié)果如圖3-2所示。圖中標定了左右相機以及棋盤格圖像在三維空間中的位置關(guān)系。圖3-2雙目系統(tǒng)標定結(jié)果圖雙目系統(tǒng)標定的數(shù)據(jù)結(jié)果如表3-2所示。表格中顯示了相機2對1的偏移矩陣T、旋轉(zhuǎn)矩陣R，以及相機1和2分別的校正旋轉(zhuǎn)矩陣Rl、Rr，投影矩陣Pl、Pr和重投影矩陣Q。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：2991204