高速扫描激光雷达信号采集处理和系统控制电路研制

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1、DevelopmentofSignalCollectionProcessingandSystemControlCircuitinhigh-speedscanningLidarADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterofScienceinOpticsbyWuJunxiaXi5anChinaFebruary2014万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进

2、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己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屮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，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学尖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：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件

3、，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时木人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技人学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期万方数据摘要摘要激光雷达发射扫描系统及信号采集处理控制系统的设计与实现对雷达系统功能的实现具有重要意义。本文基于激光雷达空间目标探测技术，设计了运动目标捕获优化扫描方案，并研制了高速扫描激光雷达的信号采集处理及系统控制电路。本文首先利用激光雷达运动冃标捕获

4、的相关理论对冃标高概率快捕获模型进行了仿真分析。针对激光雷达系统对回波信号采集、处理、控制及传输的要求，设计出激光雷达接收系统信号采集板及处理控制电路板。在强背景微弱信号环境下，信号采集板采用高速比较器ADCMP602和高精度时间间隔测量芯片TDC-GP22,利用XC3S5OAN控制TDC与比较器的工作模式，实现了回波信号的脉冲时刻准确判别与脉冲时间间隔测量；对高重频目标回波信号(10kHz),通过3片TDC协同工作使系统测量范围达到50Ms；信号处理及系统控制板利用TMS32OF2812完成高速激光振镜担描和伺服系统的控制，利用quart

5、usII与ccs软件设计完成了回波信号的控制与处理；编写通信程序，实现了TDC与FPGAZ间的SPI(IMb/s)数据传输以及W5300与上位机Z间的高速(5OMb/s)数据传输，最终满足了回波信号距离信息到上位机实时传输的要求。最后对系统电路各通信接口进行了分析测试，测试结果表明激光雷达信号采集处理及控制电路板满足系统要求。尖键词：激光雷达时间间隔测量FPGADSP万方数据ABSTRACTThedevelopmentofemissionscanningsystemoflidarandacquisitionsystemofsignalhav

6、eimportantsignificancetothetherealizationofthelidarsystem.Thisthesisisdevotedtotheresearchontheoptimalscanningforcapturingthemovingtargetandthereceivingandprocessingcircuitsofsignalinlidarsystembasedontheprobingtechniquefortargetinlidarsystem.Firstly,thesimulationanalysisf

7、orthetargetwithhighprobabilityandfastcapturingisintroducedinthispaperbasedonthecorrelationtheoryofcapturingthemovingtargetinlidarsystem.Theacquisitionprocessingandcontrolcircuitboardofsignalinlidarreceivingsystemaredevelopedtomeettherequirementsofechosignalacquisition,proc

8、essingandtransmissioninlidarsystem.Inthecircumstanceofstrongbackgroundlightandweaksignal,