一种LED光源的3D成像雷达系统的技术研究

发布时间：2017-05-17 17:02

  本文关键词：一种LED光源的3D成像雷达系统的技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无扫描3D成像雷达近年来飞速发展,与以往的扫描型成像雷达相比,它具有体积小、帧频高、测距精度高等优点,目前在防撞、导航、建筑测绘以及灾害预警等方面都发挥了很大的作用,因此它的研制一直倍受各国的关注。根据无扫描3D成像雷达的测距方式的不同,可将其分为直接测距型3D成像雷达和间接测距型3D成像雷达。直接测距型3D成像雷达指探测器的每个像元均能单独测量光脉冲的往返时间,进而获得目标的距离,这类雷达对探测器的研发技术提出了极高的要求,成本比较高,且探测器的像素规模有限;间接测距型3D成像雷达是指利用光强探测器接收调制后的回波,获得回波的强度信息,通过解调回波的强度信息,得到被测目标的距离信息,这类雷达多以CCD、CMOS等二维传感器阵列作为探测器,它对探测器的研发能力没有过高的要求,且探测器的像素规模已经达到了上百万,因此目前绝大多数雷达都是间接测距型雷达。间接测距型雷达目前也已经研制出很多种,包括相位法无扫描成像雷达、线性调频连续波无扫描成像雷达、脉冲法无扫描成像雷达、增益调制无扫描成像雷达和距离选通法无扫描成像雷达等,这些雷达大部分采用调制的大功率激光器作为光源或者昂贵的接收调制器件(如ICCD、MCP)作为接收器件,使得雷达系统的成本较高、实现难度大,这也是它们难以广泛应用的主要原因。本文在分析这些理论的基础上,提出了一种新的无扫描3D成像雷达系统,该系统采用大功率LED阵列光源代替激光光源,并采用带有连续电子快门的面阵CCD作为接收器件,实现对一定距离内目标的3D成像。本文的主要内容包括四部分,第一部分为光源产生模块,负责产生系统所需的脉冲光源;第二部分为回波接收模块,用面阵CCD器件ICX204AL探测回波信号,并把光信号转化成电信号;第三部分为模/数转换模块,通过A/D转换芯片AD80066把CCD的模拟信号转化成数字信号;第四部分为数据传输模块,用USB2.0实现高速数据传输,把数据传输到电脑上进行处理。
【关键词】：3D成像 测距 大功率LED 面阵CCD
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 研究背景及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 国外无扫描 3D成像雷达的最新技术进展11-13
• 1.3.2 国内成像雷达的最新技术进展13-14
• 1.4 本论文的主要研究内容及章节安排14-16
• 1.4.1 本论文的主要研究内容14-15
• 1.4.2 论文章节安排15-16
• 第二章 成像原理介绍16-31
• 2.1 常见无扫描 3D成像雷达方法16-23
• 2.1.1 基于焦平面阵列的FLASH雷达16-18
• 2.1.2 基于相位调制的无扫描 3D成像雷达18
• 2.1.3 基于条纹管的成像雷达18-20
• 2.1.4 线性调频连续波法成像雷达20-22
• 2.1.5 距离选通法成像雷达22-23
• 2.2 成像系统总体设计方案23-24
• 2.3 成像原理介绍24-27
• 2.3.1 距离像测量方法24-26
• 2.3.2 强度像测量方法26-27
• 2.4 发射脉冲光功率计算27-28
• 2.5 距离计算方法28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 系统硬件设计31-49
• 3.1 LED阵列光源模块32-33
• 3.2 面阵CCD成像模块设计33-40
• 3.2.1 CCD概述33-37
• 3.2.2 ICX204AL简介37-39
• 3.2.3 CCD模块电路设计39-40
• 3.3 A/D转换电路设计40-42
• 3.3.1 模/数转换芯片AD80066功能分析40-42
• 3.3.2 A/D电路设计42
• 3.4 数据传输模块电路设计42-47
• 3.4.1 USB接.芯片简介43-45
• 3.4.2 USB2.0 模块硬件电路设计45-47
• 3.5 PCB板设计47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 系统软件部分设计49-67
• 4.1 面阵CCD模块软件设计49-54
• 4.1.1 ICX204AL驱动信号分析49-52
• 4.1.2 ICX204AL驱动信号仿真52-54
• 4.2 LED光源驱动程序设计54-55
• 4.3 AD80066驱动信号程序设计55-60
• 4.4 USB传输模块程序设计60-66
• 4.4.1 USB设备固件程序设计61-63
• 4.4.2 上位机程序设计63-64
• 4.4.3 FPGA控制USB设备程序设计64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 系统平台搭建及实验结果分析67-78
• 5.1 系统各部分主要器件测试结果67-71
• 5.1.1 大功率LED光源脉冲波形67-68
• 5.1.2 面阵CCD光电转换结果68-69
• 5.1.3 AD80066芯片转换结果69-71
• 5.1.4 USB2.0 传输模块测试结果71
• 5.2 试验系统平台搭建71-72
• 5.3 系统成像实验及结果分析72-76
• 5.4 本章小结76-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 工作总结78
• 6.2 前景展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士期间取得的研究成果85-86

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