| 作者： | 闫庆 |
| 专业： | 测试计量技术及仪器 |
| 导师： | 华灯鑫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 关键词： | 激光雷达;数据采集;ARM处理器;CPLD芯片;嵌入式技术 |
| 摘要： | 激光雷达作为一种全新的探测技术,因其具有较高的时空分辨率和测量精度,而广泛应用于大气参数探测、污染物监测、沙尘暴监测等领域。激光雷达的回波信号涵盖了大量的信息,研制具有高速、高精度的数据采集系统,对提升激光雷达系统的整体性能有着十分重要的作用及意义。 本文依托西安理工大学激光雷达遥测研究中心试验平台,在充分分析激光雷达的探测原理及其回波信号的特点的基础上,设计了一套基于嵌入式技术的用于激光雷达模拟探测的双通道高速数据采集系统。系统采样率为20MSPS,设计分辨率为14位。针对激光雷达回波信号的特点,系统总体设计采用在板存储器方式进行数据传输和采集,采用外部信号触发的方式启动数据采集,数据存储的同时进行必要的数字信号处理。 本文重点研究分析了系统的设计原理、硬件结构和软件流程。采用Atmel公司AT9ISAM9260处理器作为数据处理器件,AJtera公司CPLD芯片EPM7032AE作为时序逻辑产生器件,AD公司的双通道模数转换器件AD9248作为数据采集器件,以及IDT公司生产的FIFO芯片IDT72V233作为数据缓存器件,构建了系统的硬件结构,并对各模块详细阐述了设计思路和关键技术及其解决方法。在QuartusⅡ平台下结合Verilog语言,编写了该系统的时序逻辑产生程序。利用米散射激光雷达实验原始数据,研究并分析了回波信号信噪比的改善方法,提出了算术平均作为该系统的数据预处理方式。在此基础上,论文也设计了一种利用FPGA代替CPLD和FIFO的系统改进方案。 本文设计方案为激光雷达采集技术的发展提供了一种设计思路,对于其他不同类型的激光雷达具有通用性和参考性。 |