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毕业论文网 > 文献综述 > 理工学类 > 自动化 > 正文

基于FPGA和高速AD的激光雷达回波采集与处理研究文献综述

 2020-04-24 09:04  

1.目的及意义

随着物联网产业的发展,智能交通因为巨大的市场潜力成为当下最热门的应用领域之一,激光测距技术在智能交通中的应用主要有激光测速仪、汽车防撞探测器、无人驾驶汽车及道路雪深测量等,激光测速仪是激光测距仪在特定时间间隔内进行两次测距从而测出物体的移动速度;汽车防撞探测器是通过激光测距仪测出行驶中的两辆车之间的距离并与安全距离进行比较,若间距小于安全距离则提示车主注意减速行驶:无人驾驶汽车是通过在车顶安放激光测距仪,在激光测距仪旋转时向外部发射激光测得汽车与周围物体之间的距离,主控制系统可以根据这些距离数据描绘出3维地形图,再与预先内置的数字地图进行比较从而可以实现导航的功能;道路雪深测量主要是通过激光测距仪测量出降雪天气时道路上面的积雪的深度,并将数据返回给道路管理处,方便实施除雪措施,以上这些应用都要求激光测距必须精确、快速、稳定、抗干扰性能好,由此可见激光测距在智能交通中占据着举足轻重的地位,因此本文针对激光测距进行研究是有意义的。

激光测距仪的研究和发展是随着光电技术的发展以及电子技术的成熟而不断完善的,经历了由大体积、高功耗、精度低、高成本、功能单一到便携式、低功耗、高精度、低成本、多功能的变化。

激光测距系统的研究最早是为了应用于军事领域,世界上第一台激光测距仪是由美国

生产的,然而第一代激光测距仪具有体积大,效率低,测量误差大,功耗大,可隐蔽性低等缺点。第二代激光测距仪主要针对第一代的体积大效率低的缺点,采用Nd:YAG激光器,发射波长为690nm,采用PlN光电二极管或者光电倍增管作为接收器,同时利用集成技术使激光测距仪的体积大幅减小,更加方便了激光测距仪的使用,这一类,我们称之为第二代激光测距仪,第二代激光测距仪得到了一定的应用,但是效率一直很低。

第三代激光测距仪主要采用E:glass激光器和CO2激光器,发射波长分别是1.54微米和10.6微米,这两种激光器都是对人眼安全的激光器,同时随着电子技术的发展,其体积更小,功耗更低,精度不断提高,这样就为激光测距仪应用于工业生产提供了良好的条件,激光测距仪终于在第三代的时候应用的更加广泛普遍,第三代激光测距仪良好的特性为其寻得了更好的应用空间,像现在家庭工业应用的激光测距仪,激光成像仪,激光监控检测,激光定位装置;军事上的激光引信,激光制导,以及激光雷达,在现在的工业应用产品中,将激光测距仪应用上去将使得产品性能更加全面,所以现在激光测距仪应用越来越广泛。

针对激光测距技术,我国研发起步比较晚,主要开始于上世纪80年代,研究开发的激光测距系统类型众多,包括近远程激光测距系统。1961年8月,长春光学精密研究所研制出了第一台红宝石激光测距仪。中国计量学院信息工程学院通过与国外合作,研制出远距离便携式激光测距仪,测量距离可达1 km,测量精度1m左右。目前市场上销售的激光测距仪多数是相位式激光测距仪,虽然测量精度较高但是其测量距离近,抗干扰能力低,无法适应于恶劣环境下。就目前的研究现状看,对于高精度的激光测量系统己经有比较成熟的研究,但是高性能的应用产品很少,我们需要利用现有技术开发出适应工业,市场需求的应用产品。根据目前市场的需求,可便携高精度激光测距仪并没有十分普及,仍存在很大的市场空间,缺乏一种功能完善,应用广阔,物美价廉的便携式激光测距产品。

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2. 研究的基本内容与方案

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2.1研究(设计)的基本内容

(1)设计FPGA控制逻辑,对回波激光雷达信号进行采集;

(2)采用插值方法进行回波重构;

(3)利用重构的回波进行回波定时点精准计算。

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