文档介绍：电子科技大学
硕士学位论文
基于NiosⅡ软核处理器的激光测距系统研究与设计
姓名:黄佳玮
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:陈福深
20090501
摘要激光自上世纪年代问世以来,就以其良好的相干性、方向性和高亮度等优点,在人类活动的各个领域得到了快速而广泛的应用。其中激光测距技术就是激光在军事上最早和最成熟的应用之一。目前常用的激光测距技术主要包括脉冲激光测距技术、相位激光测距技术以及其他一些激光测距技术等。随着电子技术的不断发展和进步,电子系统的设计方法也发生了很大变化,集成电路向着高速度、高集成度和低功耗的系统集成方向迅猛发展,基于约癝男酒杓品椒正成为电子系统设计的主流。而传统的脉冲激光测距系统一般通过分立的电路元件搭建而成,致使系统开发成本偏高,电路设计复杂,大大限制了激光测距系统的发展,所以近年来激光测距系统正朝着小型化和集成化的方向发展。本文旨在对脉冲激光测距系统进行一套全数字集成化方案设计,将激光接收与信号处理单元部分集成到一片现场可编程门阵列芯片上。采用公司推出的嵌入式软核处理器,将整个信号处理单元划分为基于信号处理模块、控制器模块、延时单元模块、数据存储模块、基于的通信模块、系统控制信号模块以及时钟管理模块等七部分。论文对每个模块的功能与实现方式进行了详细介绍。与传统分立电路元件构成的激光测距系统相比,该方案可大大降低系统成本,缩小系统体积,降低开发难度并提高系统灵活性。针对远距离激光脉冲回波信号功率较弱、难以被系统检测到的问题,本文在研究了众多微弱激光脉冲信号检测算法的基础上,提出了一种基于数字瞬ㄓ相关检测相结合的方法,分析了该方法的基本原理和设计步骤,并在开发环境下进行了基于镅缘氖迪帧7抡嬗胧导什馐越峁砻鳎梅椒苡行取远距离微弱激光脉冲回波信号,从而提高系统信噪比,扩大了系统原有的测程。论文最后对所设计的系统进行了实际测试,根据实验结果对于大衰减情况下出现的乱数现象作出了解释,并就系统测距精度和最小测距周期进行了分析,提出了几种改善系统性能的方法,为今后系统的进一步升级提供了参考。关键词:激光测距机,片上可编程系统,,弱信号检测,瞬软核处理器的集成
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嗍肾Ⅲ芦插日期:乙口。辍堋⒃缕蚵独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名:盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑签名导师签名:
第一章绪论课题提出的背景与研究意义激光测距技术国内外研究概况及发展趋势激光是世纪最重要的科学发明之一,开创了光学领域发展的新里程。自年世界上第一台红宝石激光器问世以来,激光就以其良好的相干性、方向性和高亮度等一系列优点,在军事和民用领域的许多方面得到了广泛的研究与应用。其中,激光测距技术是激光在军事上最早和最成熟的应用。年美国休斯飞机公司研制成功世界上第一台激光测距机,此后激光测距技术发展迅速,并在战场上得到广泛应用,对军队的作战和训练产生了革命性的影响。激光测距是利用射向目标的激光脉冲或者连续波激光束来测量目标距离的一种测量技术,它涵盖了激光、光电探测、自动控制、电子电路以及信号处理等多个学科领域。与传统的测距技术相比,激光测距技术具有测距精度高、准直性好、抗干扰能力强、安装调整方便等一系列优点,因而在实际中得到非常广泛的应用,如精密测量、工程建设、大地测绘、安全监控、天体勘探、导航与精确制导以及激光雷达等军事的诸多方面【俊<す獠饩嗉际跷蘼凼窃诠窬没故枪澜ㄉ柚卸发挥着极其重要的作用。随着集成光学技术、电子技术以及信号处理技术的不断进步,激光测距机逐渐朝着数字化、自动化、多功能化和小型化的方向发展。特别是大规模集成电路和可编程逻辑器件的更新换代,使得激光测距机的性能更是突飞猛进。目前,集成电路向着高速度、高集成度和低功耗的系统集成方向发展,基于际醯男片设计正成为电子系统设计的主流,在单芯片上集成了嵌入式、存储器和其他各种接口的片上系统以及片上可编程系统正处于高速发展之中,并将成为半导体产业未来的发展方向。本文旨在对脉冲激光测距系统进行一套全数字集成化方案设计,