当前位置:主页 > 科技论文 > 信息工程论文 >

基于CPCI总线的激光雷达数据采集及滤波技术研究

发布时间:2018-04-23 11:24

  本文选题:激光雷达 + 数据采集 ; 参考:《西安理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:CPCI总线作为一种工程化数据总线,具有数据吞吐量大,抗干扰能力及兼容性强等优点,在测控系统中有广泛的应用。本课题依托西安理工大学激光雷达遥测研究中心,首先开展了基于CPCI总线的激光雷达回波信号数据采集应用化研究:分析了激光雷达回波信号的采集需求,针对工程化应用,设计了基于CPCI总线的激光雷达数据采集系统方案,并开发了相应硬件电路;针对双通道激光雷达回波信号的采集需求,设计了 FPGA并行采集架构,编写了并行采集控制程序;基于PLX SDK工具包,开发了针对CPCI总线协议的底层驱动,设计并编写了 I/O模式与DMA模式相结合的数据交互程序,实现了回波信号的数据采集、传输、预处理等功能。激光雷达的回波信号具有信号微弱、随机干扰强的特点,而小波变换在时频局部化、多尺度分析等方面具有独特优势,为此,本文也开展了基于小波变换的激光雷达回波信号滤波去噪算法研究:在对比分析不同小波基和小波分解层数对小波去噪效果影响的基础上,选择使用db4小波,对激光雷达回波信号进行5层分解,并选择软阈值函数进行滤波去噪;根据应用化需求,在C++环境下编写了小波阈值去噪算法程序,并与数据采集系统融合,实现了回波信号的在线滤波、去噪;信噪比分析证明,该算法具有明显的滤波去噪效果。本论文设计、实现的激光雷达数据采集系统及小波阈值去噪算法,在激光雷达大气探测系统中经过了初步的应用,取得了一定的效果。本系统具有可高速采集,无脉冲丢失,功能丰富的特点,将进一步促进激光雷达技术的推广及应用。
[Abstract]:As a kind of engineering data bus, CPCI bus has many advantages, such as large data throughput, strong anti-interference ability and strong compatibility. It is widely used in measurement and control system. Based on the laser radar telemetry research center of Xi'an University of Science and Technology, the research of data acquisition and application of laser radar echo signal based on CPCI bus is carried out firstly, and the requirement of acquisition of laser radar echo signal is analyzed. This paper designs the scheme of laser radar data acquisition system based on CPCI bus, and develops the corresponding hardware circuit, designs the FPGA parallel acquisition architecture and compiles the parallel acquisition control program according to the demand of dual-channel laser radar echo signal acquisition. Based on the PLX SDK toolkit, the bottom driver of the CPCI bus protocol is developed, and a data interaction program combining I / O mode and DMA mode is designed and written. The functions of data acquisition, transmission and preprocessing of echo signal are realized. The echo signal of lidar has the characteristics of weak signal and strong random interference. Wavelet transform has unique advantages in time-frequency localization and multi-scale analysis. In this paper, we also study the filtering and denoising algorithm of laser radar echo signal based on wavelet transform. On the basis of comparing and analyzing the influence of different wavelet basis and wavelet decomposition layer number on the effect of wavelet denoising, we choose to use db4 wavelet. The laser radar echo signal is decomposed into five layers, and the soft threshold function is selected for filtering and denoising. According to the requirement of application, the wavelet threshold de-noising algorithm program is written in C environment, and the wavelet threshold denoising algorithm is integrated with the data acquisition system. The on-line filtering and denoising of echo signal are realized, and the signal-to-noise ratio (SNR) analysis shows that the algorithm has obvious filtering and denoising effect. In this paper, the laser radar data acquisition system and wavelet threshold de-noising algorithm are designed and implemented, which have been applied in the laser radar atmosphere detection system and achieved certain results. The system has the characteristics of high speed acquisition, no pulse loss and rich functions, which will further promote the promotion and application of lidar technology.
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN958.98

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 周智荣;华灯鑫;杨蓉;闫庆;陈浩;宋跃辉;;Mie散射激光雷达回波信号小波去噪方法[J];光子学报;2016年07期

2 付毅宾;王煜;张天舒;范广强;刘文清;常振;邱晓晗;方玲丽;田禹泽;;模拟与光子计数融合的激光雷达信号采集系统设计[J];中国激光;2015年08期

3 辛文辉;华灯鑫;李仕春;宋跃辉;周智荣;;激光雷达多通道高速数据采集系统设计[J];量子电子学报;2014年03期

4 卜令兵;袁静;高爱臻;雷勇;郭伟;郜海阳;黄兴友;;基于激光云高仪的雾霾过程探测[J];光子学报;2014年09期

5 郑龙;葛烨;刘豪;;空间多通道激光雷达回波信号数据采集系统设计[J];电子测量技术;2014年04期

6 胡安琪;;LDO线性稳压器的选择与应用[J];世界电子元器件;2014年04期

7 王书涛;李梅梅;李盼;刘铭华;王丽媛;曾秋菊;;基于经验模态分解的SO_2浓度检测信号处理方法[J];光子学报;2014年02期

8 闫庆;华灯鑫;李仕春;艾宇;;微脉冲米散射激光雷达系统的产品化研发及实验观测研究[J];量子电子学报;2013年01期

9 辛文辉;李仕春;华灯鑫;宋跃辉;狄慧鸽;周智荣;;基于FPGA的激光雷达高速数据采集系统设计[J];光子学报;2012年08期

10 张宏宇;樊桂花;张廷华;郑勇辉;;激光雷达回波信号的小波去噪研究[J];国外电子测量技术;2012年05期

相关博士学位论文 前2条

1 文斐;激光雷达数据采集系统框架研究[D];中国科学技术大学;2013年

2 刘君;大气温度及气溶胶激光雷达探测技术研究[D];西安理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前7条

1 魏振果;基于FPGA的微脉冲激光雷达控制和数据采集系统[D];中国海洋大学;2014年

2 田壮;基于PCI总线的数据采集系统设计[D];中北大学;2013年

3 潘海南;基于小波变换的脉冲激光雷达回波信号去噪方法的研究[D];黑龙江大学;2011年

4 曾守桢;小波去噪及其在信号处理中的应用[D];天津大学;2007年

5 孙波;基于PCI总线的高速数据采集卡的设计[D];电子科技大学;2007年

6 熊松;基于PCI总线的数据采集卡的实现[D];东南大学;2006年

7 王伟楠;基于PCI/CPCI总线的高速数据采集卡的设计与实现[D];西安电子科技大学;2004年



本文编号:1791746

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/1791746.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户ed8dc***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com