由于傳統的激光測距儀所使用的模擬電路對于外界干擾的抵抗性能較差,在環境惡劣的情況下容易造成漏檢以及虛警的情況,并且其組成元器件較多、體積和重量較大以及無法更進一步的提高信號的信噪比來濾出回波信號峰值。針對如上所述的不足,本文提出了采用數字化方式來對激光回波進行處理的一種方法,用數字化技術的優點為傳統激光測距系統性能的不足進行改善。對激光測距儀在體積小和重量輕的情況下進行數字化設計來實現在遠距離提高回波信噪比來將信號進行重構,來達到提高測距量程的目的。本文針對提高遠距離測量時的激光回波微弱信噪比的目的設計出一個以ADC和FPGA為控制核心的數據采集系統,本系統中ADC對回波弱信號全波形采樣并進行快速的數字化處理,FPGA對整個系統進行邏輯控制以及對數字化的數據進行FIFO緩存和累加平均處理。對激光測距原理、作用距離和信噪比等方面進行了更詳細的介導和研究,并對回波信號數據采集系統中需要的技術作了更詳細的介紹,其中包括A/D轉換、數字累加平均、邏輯控制、信號處理和傳輸等技術。對本文使用的線性累加平均算法進行Matlab軟件仿真,以證明其功能的優點,由結果得出對信號累加M次的估計,可使回波信噪...

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 國內外的研究現狀
    1.3 測量的原理
    1.4 本文研究的主要內容
第二章 激光測距原理分析
    2.1 脈沖激光測距的基本原理
    2.2 距離方程
    2.3 光電探測器信噪比以及輸出噪聲的分析
        2.3.1 信號光電流分析
        2.3.2 輸出的噪聲電流分析
    2.4 單脈沖虛警的可能性和脈沖探測的可能性
    2.5 測距誤差的分析
        2.5.1 對偶然誤差的分析
        2.5.2 對系統誤差的分析
    2.6 本章小結
第三章 激光回波數據采集系統的設計方案
    3.1 數據采集系統的基本框架
    3.2 關鍵技術
        3.2.1 A/D數據轉換
        3.2.2 邏輯控制以及信號處理
        3.2.3 數字式多點累加平均
        3.2.4 數據傳輸
    3.3 系統總體設計
    3.4 本章小結
第四章 基于MATLAB的線性累加平均算法仿真
    4.1 MATLAB簡介
    4.2 算法的實現
    4.3 算法仿真的圖形用戶界面
    4.4 線性累加平均仿真驗證
        4.4.1 仿真模型以及計算
        4.4.2 結果及分析
    4.5 本章小結
第五章 基于FPGA的數據采集系統設計
    5.1 系統總體設計
    5.2 采集系統的設計
        5.2.1 電源設計
        5.2.2 系統通信設計
    5.3 采集系統的邏輯設計
        5.3.1 FPGA開發環境以及FSM設計
        5.3.2 數據采集系統的邏輯設計方案
    5.4 ADC模塊設計
        5.4.1 采樣理論概述
        5.4.2 A/D轉換器介紹及其發展歷程
        5.4.3 ADC性能指標
        5.4.4 AD控制模塊設計
    5.5 累加平均處理
    5.6 FIFO存儲緩沖模塊
    5.7 UART異步串行通信RS232發送模塊
    5.8 數據采集系統狀態機設計
    5.9 系統時鐘模塊
    5.10 PC程序設計
    5.11 本章小結
第六章 系統實驗與分析
    6.1 仿真實驗及結果
    6.2 測距實驗及分析
        6.2.1 實驗基本原理及方法
        6.2.2 局部中值濾波
        6.2.3 時刻鑒別
    6.3 本章小結
第七章 總結與展望
參考文獻
致謝
在學期間發表的學術論文及取得的研究成果



本文編號：3999253