基于嵌入式技術(shù)的激光雷達(dá)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、激光雷達(dá)作為一種全新的探測(cè)技術(shù),因其具有較高的時(shí)空分辨率和測(cè)量精度,而廣泛應(yīng)用于大氣參數(shù)探測(cè)、污染物監(jiān)測(cè)、沙塵暴監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。激光雷達(dá)的回波信號(hào)涵蓋了大量的信息,研制具有高速、高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),對(duì)提升激光雷達(dá)系統(tǒng)的整體性能有著十分重要的作用及意義。
　　 本文依托西安理工大學(xué)激光雷達(dá)遙測(cè)研究中心試驗(yàn)平臺(tái),在充分分析激光雷達(dá)的探測(cè)原理及其回波信號(hào)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一套基于嵌入式技術(shù)的用于激光雷達(dá)模擬探測(cè)的雙通道高速數(shù)據(jù)采集系

2、統(tǒng)。系統(tǒng)采樣率為20MSPS,設(shè)計(jì)分辨率為14位。針對(duì)激光雷達(dá)回波信號(hào)的特點(diǎn),系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)采用在板存儲(chǔ)器方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和采集,采用外部信號(hào)觸發(fā)的方式啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的同時(shí)進(jìn)行必要的數(shù)字信號(hào)處理。
　　 本文重點(diǎn)研究分析了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程。采用Atmel公司AT9ISAM9260處理器作為數(shù)據(jù)處理器件,AJtera公司CPLD芯片EPM7032AE作為時(shí)序邏輯產(chǎn)生器件,AD公司的雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器件AD92

3、48作為數(shù)據(jù)采集器件,以及IDT公司生產(chǎn)的FIFO芯片IDT72V233作為數(shù)據(jù)緩存器件,構(gòu)建了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),并對(duì)各模塊詳細(xì)闡述了設(shè)計(jì)思路和關(guān)鍵技術(shù)及其解決方法。在QuartusⅡ平臺(tái)下結(jié)合Verilog語(yǔ)言,編寫了該系統(tǒng)的時(shí)序邏輯產(chǎn)生程序。利用米散射激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù),研究并分析了回波信號(hào)信噪比的改善方法,提出了算術(shù)平均作為該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理方式。在此基礎(chǔ)上,論文也設(shè)計(jì)了一種利用FPGA代替CPLD和FIFO的系統(tǒng)改進(jìn)方案。