基于FPGA的激光雷達(dá)回波信號(hào)采集卡設(shè)計(jì).pdf

1、激光雷達(dá)是一種主動(dòng)向目標(biāo)物發(fā)射激光光束，然后通過采集和分析目標(biāo)物反射的回波信號(hào)來得到目標(biāo)物信息的主動(dòng)遙感探測(cè)設(shè)備。回波信號(hào)數(shù)據(jù)采集設(shè)備是激光雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，為了提高信噪比，回波信號(hào)數(shù)據(jù)采集設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有濾波和高速數(shù)據(jù)累加功能，為了滿足不同重復(fù)頻率激光雷達(dá)的探測(cè)需求，累加過程的采集深度和累加次數(shù)等參數(shù)應(yīng)當(dāng)是可配置的。
　　本文使用FPGA作為主控設(shè)備，設(shè)計(jì)了一個(gè)采樣率為20MHz，具有濾波和硬件累加功能，且參數(shù)可配置的通用回波信號(hào)

2、采集卡，具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下:
　　1.首先分析了激光雷達(dá)回波信號(hào)中包括的主要噪聲成分及其特性，推導(dǎo)了累加平均法對(duì)信噪比的改善程度，并給出了回波信號(hào)累加的三種方法。
　　2.接著介紹了采集卡的硬件設(shè)計(jì)，其中對(duì)模擬板卡中的模數(shù)轉(zhuǎn)化電路及其外圍電路、信號(hào)調(diào)理電路、電平轉(zhuǎn)換電路、RS232接口電路以及電源電路的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的說明，此外還簡(jiǎn)要說明了數(shù)字板卡的結(jié)構(gòu)和功能;
　　3.然后給出FPGA的邏輯設(shè)計(jì)。這里介紹了FPGA項(xiàng)目

3、設(shè)計(jì)的方法與流程、給出了項(xiàng)目的頂層模塊設(shè)計(jì)、分別詳細(xì)介紹了FPGA各個(gè)功能模塊的結(jié)構(gòu)原理和功能仿真的結(jié)果，并給出了整個(gè)邏輯設(shè)計(jì)時(shí)序仿真的波形圖。
　　4.最后對(duì)采集卡進(jìn)行測(cè)試，包括對(duì)硬件累加功能、信噪比和帶寬等性能參數(shù)的測(cè)試、在激光雷達(dá)平臺(tái)上進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以及與Licel的瞬態(tài)記錄儀的對(duì)比測(cè)試。
　　測(cè)試結(jié)果表明，該采集卡實(shí)現(xiàn)了基本的參數(shù)配置功能和累加功能，其信噪比為71.9dB。與國(guó)外某回波信號(hào)數(shù)據(jù)采集設(shè)備相比，該采集卡在