距离选通激光主动成像同步控制技术研究

发布时间：2023-04-28 22:18

　　激光主动成像技术采用激光作辅助光源照明以增加目标的反射信号强度,相较于被动成像能够全天候成像,获取更丰富的信息,作用距离更远。距离选通技术是抑制激光后向散射的有效方法,能够提高主动成像系统作用距离与成像质量,本文采用FPGA设计同步控制电路实现距离选通成像中内触发同步控制功能。本文首先研究了距离选通激光成像原理及激光在大气传输过程中的衰减与色散特性,用Matlab对系统的成像信噪比模型进行仿真,分析了激光波长、单脉冲能量、发散角、选通门宽对成像的影响,并结合实验确定了探测器同步曝光脉冲参数。对同步控制技术进行了分析并确定了同步控制的要求。其次设计了以Cyclone 4系列FPGA为核心的同步控制系统,控制电路从上位机接收控制参数,通过计数产生脉宽、延时、频率可调的控制信号触发激光器与选通相机以实现距离选通成像。使用Verilog HDL语言模块化编写控制电路的软件代码,实现了PLL倍频、控制参数接收、同步工作信号产生等功能。最后硬件经过调试,完成距离选通内触发同步控制,测试结果表明控制信号的脉宽、延时、频率可调,延时与脉宽步进分辨率5ns,延时范围0-300μs。

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 激光成像目标侦查
    1.2 激光主动成像技术
    1.3 距离选通激光主动成像
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 发展趋势
    1.5 课题研究的主要内容
第2章 激光大气传输特性及其对激光主动成像系统影响
    2.1 激光大气传输衰减特性
        2.1.1 大气吸收
        2.1.2 大气散射
    2.2 后向散射对激光主动成像影响
    2.3 距离选通技术基本原理
    2.4 本章小结
第3章 距离选通激光主动成像系统设计方案及关键技术
    3.1 激光器
    3.2 摄像机
    3.3 同步控制技术
        3.3.1 内触发同步
        3.3.2 外触发同步
    3.4 距离选通技术实现
        3.4.1 距离选通成像系统时序分析
        3.4.2 同步控制主要参数确定
        3.4.3 同步控制实现方式
    3.5 本章小结
第4章 基于FPGA距离选通同步控制系统设计
    4.1 FPGA技术发展现状
    4.2 同步控制电路整体结构
    4.3 同步控制系统硬件电路设计
        4.3.1 电平转换电路
        4.3.2 时钟晶振电路
        4.3.3 硬件复位电路
        4.3.4 配置电路
        4.3.5 串行通信电路
        4.3.6 FPGA外围连接电路
        4.3.7 PCB设计
        4.3.8 硬件调试
    4.4 Cyclone 系列 FPGA 开发流程设计
    4.5 基于 Verilog HDL 语言的 FPGA 程序设计
        4.5.1 倍频模块
        4.5.2 控制参数接收模块
        4.5.3 工作信号产生模块
        4.5.4 脉冲发射模块
        4.5.5 同步控制系统仿真
    4.6 本章小结
第5章 距离选通激光主动成像同步控制系统功能测试
    5.1 硬件测试
        5.1.1 延时调节测试
        5.1.2 脉宽调节测试
        5.1.3 工作频率测试
    5.2 测试结果分析
第6章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3804592