基于FPGA的激光雷達回波信號采集卡設計.pdf

1、激光雷達是一種主動向目標物發(fā)射激光光束，然后通過采集和分析目標物反射的回波信號來得到目標物信息的主動遙感探測設備?；夭ㄐ盘枖?shù)據(jù)采集設備是激光雷達系統(tǒng)的關鍵部分，為了提高信噪比，回波信號數(shù)據(jù)采集設備應當具有濾波和高速數(shù)據(jù)累加功能，為了滿足不同重復頻率激光雷達的探測需求，累加過程的采集深度和累加次數(shù)等參數(shù)應當是可配置的。
　　本文使用FPGA作為主控設備，設計了一個采樣率為20MHz，具有濾波和硬件累加功能，且參數(shù)可配置的通用回波信號

2、采集卡，具體的設計內容如下:
　　1.首先分析了激光雷達回波信號中包括的主要噪聲成分及其特性，推導了累加平均法對信噪比的改善程度，并給出了回波信號累加的三種方法。
　　2.接著介紹了采集卡的硬件設計，其中對模擬板卡中的模數(shù)轉化電路及其外圍電路、信號調理電路、電平轉換電路、RS232接口電路以及電源電路的設計做了詳細的說明，此外還簡要說明了數(shù)字板卡的結構和功能;
　　3.然后給出FPGA的邏輯設計。這里介紹了FPGA項目

3、設計的方法與流程、給出了項目的頂層模塊設計、分別詳細介紹了FPGA各個功能模塊的結構原理和功能仿真的結果，并給出了整個邏輯設計時序仿真的波形圖。
　　4.最后對采集卡進行測試，包括對硬件累加功能、信噪比和帶寬等性能參數(shù)的測試、在激光雷達平臺上進行的現(xiàn)場測試以及與Licel的瞬態(tài)記錄儀的對比測試。
　　測試結果表明，該采集卡實現(xiàn)了基本的參數(shù)配置功能和累加功能，其信噪比為71.9dB。與國外某回波信號數(shù)據(jù)采集設備相比，該采集卡在