激光成像雷達圖像融合匹配系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代化戰(zhàn)爭對精確導(dǎo)航系統(tǒng)提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的地形匹配導(dǎo)航和景象匹配導(dǎo)航都受到一定條件的限制，無法滿足需求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型傳感器不斷出現(xiàn)，激光成像雷達是激光技術(shù)與雷達技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一種新型高精度距離圖像傳感器，作為一種主動成像系統(tǒng)，具有常規(guī)光學(xué)傳感器所不具備的多種優(yōu)點。利用激光成像雷達獲取的圖像進行匹配導(dǎo)航，具有定位精度高、不受外界條件影響等優(yōu)點，激光成像雷達可以代替多個傳統(tǒng)的傳感器用于飛行器自主精確制導(dǎo)，開展基于激光

2、成像雷達的地形匹配輔助導(dǎo)航技術(shù)的研究具有重要意義。其中，針對圖像匹配導(dǎo)航應(yīng)用的激光成像雷達實時信息處理機的研制是其關(guān)鍵技術(shù)之一。本文首先探討里激光成像雷達的工作機理，研究了激光成像雷達距離探測、圖像恢復(fù)、匹配導(dǎo)航的信息處理原理，確定了該信息處理機應(yīng)該完成的任務(wù)。激光成像雷達通過光學(xué)系統(tǒng)的橫向掃描和飛行器的縱向位移實現(xiàn)三維距離測量，然后通過三角關(guān)系、坐標(biāo)變換和幾何校正等方法得到飛行器下方地形高度圖和激光反射強度圖，最后利用上述數(shù)據(jù)進行無人

3、飛行器的圖像融合匹配導(dǎo)航等應(yīng)用。然后，根據(jù)激光成像雷達信息處理的基本原理，我們對系統(tǒng)進行需求分析、任務(wù)分解和軟硬件功能適配。接著，我們設(shè)計并實現(xiàn)了激光成像雷達信息處理機的硬件和軟件系統(tǒng)。在硬件系統(tǒng)方面，采用高性能DSP芯片為主處理器，外加中等規(guī)模的高速FPGA作為協(xié)處理器構(gòu)成處理機計算核心；采用多級存儲結(jié)構(gòu)來滿足圖像處理算法的高速大容量的存儲需求；前向提供與雷達數(shù)據(jù)的LVDS接口和與仿真數(shù)據(jù)的USB2.0接口，后向提供與控制系統(tǒng)的RS4

4、22接口和RS232等接口，并提供板間通信接口以備多機擴展。在本章的末尾，我們本文分析了高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中有關(guān)PCB設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，并給出了硬件系統(tǒng)的PCB設(shè)計和相應(yīng)的解決方案。最后，我們該信息處理機系統(tǒng)的軟件算法框架和并在該處理機上實時實現(xiàn)了圖像匹配算法。該圖像匹配算法采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多特征融合和小波的多尺度相關(guān)匹配進行融合圖像匹配，具有匹配精度高，實時性好和可靠性高的特點，能夠滿足系統(tǒng)的需求。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)高實時性，高可靠性，結(jié)構(gòu)