海洋激光雷达软件控制系统研究

发布时间：2021-11-12 04:19

　　基于蓝绿激光的海洋激光雷达探测技术具有较高的探测效率和探测点密度,在浅海水域具有独特应用优势。应用需求的复杂化和多样化使得海洋激光雷达系统需要集成多种不同类型的设备,因此通过软件控制保证多种设备间的协同合作显得尤为重要,软件系统逐渐成为海洋激光雷达系统的核心技术。该文以海洋激光雷达系统为研究对象,针对项目需求和系统的硬件组成,设计了一套海洋激光雷达系统控制软件,控制软件设计分成四个部分——通信协议设计、功能模块设计、多线程设计和界面设计。最终采用UDP（user datagram protocol）网络通信协议的控制软件系统实现了对海洋激光雷达各设备的控制,并完成了采样参数的设定、处理、波形显示以及水体回波信号滤除等任务。 

【文章来源】：计算机技术与发展. 2020,30(12)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

海洋激光雷达系统硬件组成

在进行耗时操作(处理大量数据)时,避免用户界面失去响应[14],软件采用如图2所示的多线程设计,主要划分为:主界面线程、数据帧封装线程、UDP发送线程、UDP接收线程、数据帧解析线程以及AD数据解析线程。主界面线程为人机交互界面,可以通过按键实现对设备的控制、状态监测,采样参数设置,对AD采样数据进行本地存储或硬盘存储,硬盘数据回收,预览AD采样波形以及滤除AD采样波形背景,实现与工控板实现时间同步等功能。数据帧封装线程将待发送指令以及数据进行封装,然后通过UDP发送线程到FPGA,由FPGA进行转发或处理,并回复。UDP接收线程接收FPGA回发的数据帧,通过数据帧解析线程,对接收的数据帧进行解析与验证,根据解析的指令做相应的处理,包括:将传感器参数以及设备状态等参数提交到主界面线程以更新界面信息,AD采样数据存储至本地以及提交到AD数据解析线程,经由AD数据解析线程解析后,再提交到主界面线程以预览AD采样波形。

为了实现系统的人机交互操作,根据系统的功能划分,设计了如图3所示的系统界面。界面的左边为控制部分,主要控制激光器、电机、扩展板、采样和硬盘。界面的中间为波形显示部分,可以设置坐标轴、设置折射率、坐标轴转换、背景波形滤除和选择显示通道。界面的右边为状态参数显示部分,主要包括采样参数、时间同步和状态信息。3 海洋激光雷达功能实现

【参考文献】：
期刊论文
[1]国产机载双频激光雷达探测技术研究进展[J]. 贺岩,胡善江,陈卫标,朱小磊,王永星,杨忠,朱霞,吕德亮,俞家勇,黄田程,习小环,瞿帅,姚斌.  激光与光电子学进展. 2018(08)
[2]软件化雷达技术发展趋势与挑战[J]. 包宽.  现代信息科技. 2017(01)
[3]机载激光雷达测深技术与应用研究进展[J]. 秦海明,王成,习晓环,聂胜.  遥感技术与应用. 2016(04)
[4]基于Qt多线程多串口的综合导航模拟系统研究与应用[J]. 王斌,阮福明,朱耀强.  天津科技. 2014(10)
[5]基于NTP协议的计算机时间同步及监控系统设计[J]. 王广才,李大强,刘溢.  电信快报. 2012(03)
[6]一种基于选择式ARQ协议的自适应反馈方案[J]. 孙秀明,石晶林,刘金刚.  微计算机信息. 2009(03)

硕士论文
[1]机载海洋激光荧光雷达软硬件设计与飞行实验[D]. 张凯临.中国海洋大学 2005



本文编号：3490154