基于FPGA的激光测速仪信号处理方案设计与实现

发布时间：2018-06-13 10:17

  本文选题：高速信号处理 + 激光多普勒测速仪　； 参考：《强激光与粒子束》2015年11期

【摘要】：为满足高动态环境下的激光多普勒测速仪信号处理需要,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的激光测速仪信号处理方案。在FPGA内部完成全部信号处理的内容,利用快速傅里叶变换(FFT)算法得到信号的频谱,利用能量重心法对离散频谱进行校正,开发采样频率自适应算法,兼顾测量准确度与测量范围的要求,最后将结果通过通用串行总线上传个人计算机显示。程序采用流水线方式设计,提高信号处理速度。经过实验验证,数据更新率达到2.4~24kHz,数据延迟时间为123~1230μs,测量准确度优于8×10-4,测量稳定度优于2.5×10-7。
[Abstract]:In order to meet the need of signal processing of laser Doppler velocimeter in high dynamic environment, a signal processing scheme of laser velocimeter based on FPGA (Field Programmable Gate Array) is proposed. The content of signal processing is completed in FPGA, the spectrum of signal is obtained by fast Fourier transform (FFT) algorithm, the discrete spectrum is corrected by energy center of gravity method, and the adaptive algorithm of sampling frequency is developed. Finally, the result is uploaded to personal computer through universal serial bus. The program is designed in pipeline mode to improve the speed of signal processing. The experimental results show that the data update rate is 2.4 ~ 24kHz, the data delay time is 123X / 1230 渭 s, the measurement accuracy is better than 8 脳 10 ~ (-4), and the measurement stability is better than 2.5 脳 10 ~ (-7).
【作者单位】： 国防科学技术大学光电科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(61308060)
【分类号】：TH744.5

【参考文献】

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1 王邦新;孙东松;钟志庆;夏海云;沈法华;周小林;董晶晶;;多普勒测风激光雷达数据处理方法分析[J];红外与激光工程;2007年03期

2 刘帆;金世龙;;激光多普勒测速仪中的频谱分析技术[J];红外与激光工程;2012年06期

3 周健;黄华;;频谱细化及频谱校正技术在激光多普勒测速仪中的应用[J];激光与红外;2010年02期

4 王国成;窦贤康;夏海云;孙东松;李刚;;中高层大气瑞利多普勒测风激光雷达性能分析(英文)[J];红外与激光工程;2012年09期

5 周健;龙兴武;魏国;;基于Labview的激光多普勒测速仪的频谱校正[J];强激光与粒子束;2010年01期

6 周健;龙兴武;;频谱分析型激光多普勒测速仪信号处理技术[J];强激光与粒子束;2010年08期

7 林长星;邓贤进;张健;;太赫兹通信中的一种高速并行均衡算法及其FPGA实现[J];强激光与粒子束;2013年06期

8 江文斌;秦会斌;邵李焕;郑梁;;基于经典谱估计改进方法的涡街流量计[J];仪器仪表学报;2012年01期

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1 胡海龙;高精度信号处理技术在激光多普勒测速中的应用研究[D];电子科技大学;2006年

【共引文献】

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3 王改利;刘黎平;刘智深;吕博;牟容;;The Application of Sea-Surface Wind Detection with Doppler Lidar in Olympic Sailing[J];Advances in Atmospheric Sciences;2011年06期

4 王改利;刘黎平;邱崇践;刘智深;吕博;牟容;;多普勒激光雷达风场反演方法研究[J];大气科学;2010年01期

5 李光仲;刘俊英;闫鹏;刘俊杰;邢娟;;基于数字存储示波器的超声多普勒效应实验系统的研究与应用[J];大学物理;2009年12期

6 黄战华;刘淼;张伊馨;蔡怀宇;张以谟;;高速运动目标的光电精密测速系统误差分析[J];光电工程;2006年03期

7 王纪强;冯迪;田伦;张春熹;欧攀;贾豫东;;一种激光多普勒信号的频率估计算法[J];光电工程;2009年03期

8 张红光;范志高;尹红霞;王方勇;;明渠渠底糙率突减对紊流流速及紊动强度影响的试验分析[J];灌溉排水学报;2007年01期

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5 宫仁敏;一种便携式激光多普勒测速系统的研究[D];天津大学;2010年

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【二级参考文献】

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3 谢明，，丁康;离散频谱分析的一种新校正方法[J];重庆大学学报(自然科学版);1995年02期

4 钟莹;张国雄;张涛;冷长林;;时频分析在激光多普勒信号处理中的应用[J];光学技术;2007年02期

5 周健;龙兴武;宋锐;魏国;;基于计数法测量激光多普勒测速仪的测速精度[J];光学技术;2009年03期

6 沈法华;Hyunki Cha;董吉辉;Dukhyeon Kim;孙东松;Sung Ok Kwon;;Design and performance simulation of a molecular Doppler wind lidar[J];Chinese Optics Letters;2009年07期

7 唐磊;舒志峰;董吉辉;王国成;汪永涛;徐文静;胡冬冬;陈廷娣;窦贤康;孙东松;Hyunki Cha;;Mobile Rayleigh Doppler wind lidar based on double-edge technique[J];Chinese Optics Letters;2010年08期

8 钟志庆;孙东松;王邦新;夏海云;董晶晶;周小林;周军;;基于Fabry-Perot标准具的多普勒测风激光雷达[J];红外与激光工程;2006年06期

9 沈法华;孙东松;陈敏;夏海云;董晶晶;王邦新;钟志庆;周小林;;对基于Fizeau干涉仪的测风激光雷达的研究[J];红外与激光工程;2006年06期

10 唐磊;吴海滨;孙东松;舒志峰;董吉辉;王国成;胡冬冬;徐文静;;瑞利散射多普勒测风激光雷达频率动态跟踪系统[J];红外与激光工程;2011年06期

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2 胡海龙;高精度信号处理技术在激光多普勒测速中的应用研究[D];电子科技大学;2006年

本文编号：2013690