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采样率达1GHZ的激光脉冲测距信号处理机的设计与实现

作　者: 王庆龙
导　师: 刘书明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 激光测距 AD采样法积累 USB
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 28次
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内容摘要

激光脉冲测距雷达具有测距精度高、测距精度与测程远近无关、系统体积小、测量迅速等优点从而得到了广泛的应用和研究,然而由于激光脉冲窄、回波峰值低的原因,测距精度和测程两个指标始终难以达到最佳要求,传统测距方法采用脉冲计数器实现高精度的测量,但实现难度大,无法实现多目标检测,为此课题打破了传统设计方法,直接采用采样率达1.6GHZ的高速AD采样方法并结合高速FPGA接口及浮点DSP的快速运算能力设计实现激光脉冲测距信号处理机,大大的提高了测距精度和测量距离.课题的主要设计难点在于高速数据的采样、传输和处理几个方面。课题中首先介绍了雷达测距的基本原理及基本测距方法;其次,重点介绍了高速PCB设计中的主要技术和回波积累算法中的相关理论,并着重结合课题项目分别从硬件设计及软件设计和调试两方面中的主要技术进行阐述,最后给出系统设计中主要参数的验证和测试结果,总结和归纳课题中涉及的主要关键技术和实现,并给出了系统的改进意见和优化方法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-9
  1.1 课题研究的背景和意义  7
  1.2 激光脉冲测距信号处理机面临的主要问题  7-8
  1.3 本文的主要内容  8-9
第二章激光测距原理及关键技术  9-25
  2.1 激光测距原理  9-10
  2.2 激光测距方法  10-11
    2.2.1 脉冲测距法  10
    2.2.2 相位测距法  10-11
    2.2.3 干涉测距法  11
  2.3 脉冲积累技术  11-15
    2.3.1 相参积累和非相参积累  11-12
    2.3.2 脉冲积累的效果  12
    2.3.3 常用积累器  12-15
  2.4 高速板布局布线技术  15-25
    2.4.1 端接电阻技术  15-18
    2.4.2 过孔设计技术  18-19
    2.4.3 时钟分配设计技术  19-20
    2.4.4 电源系统设计技术  20-22
    2.4.5 消除和减小反射的措施  22-25
第三章激光脉冲测距信号处理机的硬件实现  25-41
  3.1 技术指标  25-26
    3.1.1 技术参数  25
    3.1.2 信号接口规定  25
    3.1.3 数据率及运算量  25-26
  3.2 激光测距雷达信号处理机组成  26-30
    3.2.1 原理框图  26-27
    3.2.2 功能模块  27-30
  3.3 激光测距雷达信号处理机硬件设计  30-41
    3.3.1 信号流程及硬件结构  30-31
    3.3.2 器件选择考虑  31-34
    3.3.3 PCB 设计  34-41
第四章激光脉冲测距信号处理机程序设计及调试  41-51
  4.1 FPGA内部程序设计及相关模块调试  41-47
    4.1.1 AD控制时序设计  41-43
    4.1.2 AD9516 SPI控制接口程序设计  43-45
    4.1.3 DSP与FPGA通信程序设计  45-47
  4.2 DSP内部程序设计及相关模块调试  47-51
    4.2.1 DSP内双极点积累滤波器的实现  47-49
    4.2.2 DSP与USB接口程序设计  49-51
第五章测试结果及数据分析  51-59
  5.1 测试方法  51-53
  5.2 测试结果及分析  53-59
第六章结束语  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
研究成果  67-68

采样率达1GHZ的激光脉冲测距信号处理机的设计与实现

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