激光脈沖定距算法研究與FPGA實現.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，對距離測量精度的要求不斷提高，出現了一系列距離測量的新方法。激光脈沖定距以其精度高、操作簡單、測量時間短、抗干擾能力強等優(yōu)點在航天航空、導航制導、醫(yī)學成像、工程實踐等領域得到了廣泛應用。然而，激光脈沖定距回波信號受環(huán)境影響很大，回波信號會混入噪聲毛刺，并且會有幅度和波形上的失真，給回波定位帶來了困難。激光脈沖定距實際是測量發(fā)射脈沖和回波之間的時間間隔，常采用時鐘計數法，但是回波時刻和計數時鐘一般是異步的，采用時鐘計數

2、法測量會存在最大為一個時鐘周期的隨機誤差，在計數時鐘頻率不能達到很高時，隨機誤差會很大，直接影響定距的精度。
　　針對回波中混入噪聲毛刺這一問題，本文研究了門限法去噪聲毛刺算法，當有連續(xù)多個采樣點超越門限時才認為是回波信號，否則視為噪聲毛刺進行濾除；對于回波發(fā)生幅度和波形上的失真而帶來回波時刻定位困難，本文采用幅度上升沿時間補償 ARC(Amplitude Rising Compensation)定時法對回波信號進行定時，有效提高

3、了回波的定時精度；為了在不提高計數時鐘頻率的前提下減小時鐘計數法引起的隨機誤差，本文重點研究了時間數字轉換 TDC(Time-to-Digital Converter)算法，TDC目前有數字法、模擬法、數字插值法三種方法，對于數字法本文研究了循環(huán)移位法。對于數字插值法本文研究了脈沖收縮法、傳遞延時法、Vernier方法三種。分別對這四種算法進行了設計，仿真并對精度等指標進行分析。
　　現場可編程門陣列FPGA(Field Prog