激光雷达测距信号处理机的设计与实现

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1、摘要摘要激光脉冲测距雷达具有测距精度高、测距精度与测程远近无关、系统体积小、测量迅速等优点从而得到了广泛的应用和研究。然而，由于激光脉冲窄、回波峰值低的原因，测距精度和测程两个指标始终难以达到最佳要求。传统测距方法采用脉冲计数器实现高精度的测量，但实现难度大，无法实现多目标检测。为此，本文打破了传统设计方法，直接采用最高采样率达2.4GHZ的高速AD采样方法并结合高速FPGA接口及浮点DSP的快速运算能力设计实现激光脉冲测距信号处理机，大大的提高了测距精度和测量距离。本文的难点在于高速数据的采样、传输和处理几个方面。首先，介绍了雷达测距的基本原理及基本测距方法；其次，重点介绍了硬件

2、设计，并着重分析了课题项目中FPGA和DSP软件设计和调试；最后，给出系统设计中主要参数的验证和测试结果，总结和归纳课题中涉及的主要关键技术和实现，并给出了系统的改进意见和优化方法。关键词：2.4GHzFPGADSP高速高精度ABSTRACTABSTRACTPulseLaserRangeradarhasalotofadvantages,includinghighprecision,rangeaccuracyhasnothingwiththedistanceinmeasurement,smallsystemsandrapidinmeasurement,havebeenwidelyus

3、edandresearched.However,becauseofthenarrowlaserpulseandlow-echopeak,thetwotargetsinrangingprecisionandthedistanceinmeasurementhavealwaysbeendifficulttoachieve.Traditionalmethodsuserangingpulsecountertoachievehigh-precisioninmeasurements,butitisdifficulttodesignandcannotdetectmulti-target.There

4、fore,thispaperhasbrokenthetraditionaldesignmethods,usingthemethodofhigh-speedADwiththehighestsamplingratein2.4GHZcombinedwithFPGAinhigh-speedinterfaceandrapidcomputingcapabilityoffloating-pointDSPtodesignasignalprocessingsystemofPulseLaserRangeRadar,andgreatlyincreasedtheprecisioninrangeandthe

5、distanceinmeasurement.Themaindifficultiesofthispaperarehowtorealizethesamplingofhigh-speeddata,transmissionandprocessing.First,thebasicprinciplesofradarrangingandbasicrangingmethodareintroduced;Secondly,thehardwaredesignisintroduced,andfocusesontheanalysisofthesoftwaredesignanddebuggingofFPGAa

6、ndDSP.Atlast,theverificationofmainparametersandthetestresultsinthissystemaregiven,andthekeyissuesinvolvedinthetechnologyandimplementationaresummarized,andgivesthesystemofimprovementsandoptimizationmethods.Keywords:2.4GHZFPGADSPHigh-speedHigh-precision西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下

7、进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学