基于ARM的激光雷达故障检测模块的设计与实现

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuyibi1987
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大气污染对于人类的健康与社会的发展有着不可忽视的影响,因此对于大气气溶胶进行有效监测至关重要。目前全球各地已经广泛采用激光雷达对大气状况进行监测。激光雷达系统结构复杂,且多处于无人值守的野外地区,一旦出现故障,工作人员需要到达现场才能进行故障判断。同时,随着区域激光雷达网的建立,对于组网激光雷达数据的一致性提出了更高的要求。为了快速判断激光雷达数据质量,提高数据的可信度,本文提出了一种基于嵌入式系统的激光雷达故障检测平台,主要的工作如下:(1)使用ARM工业控制开发板搭建了基于Linux操作系统的嵌入式开发系统平台,实现了嵌入式系统的交叉编译以及网络服务搭建,为远程开发提供了基础。(2)提出了基于图形学处理的图像识别方法,对激光雷达舱体天窗洁净度进行自动监测,基于OpenCV通过边缘检测、图像形态学处理以及轮廓检测,计算出天窗污染点数与污染面积,从而自动判断天窗洁净度情况,并完成嵌入式平台的移植。通过实验验证了算法的功能,实现了自动获取天窗洁净度污染情况的功能。(3)为了监测激光器出光能量的稳定性,使用OPA615跨导放大器设计了脉冲激光能量监测的峰值保持电路,并使用信号发生器模拟激光脉冲信号进行实验,实验结果显示了较好的峰值保持性能。(4)为了获得更为准确的激光雷达比,分析了使用太阳光度计获取激光雷达比的方法,统计了 2016年~2018年AERONET北京站点的气溶胶光学特性数据,归纳了气溶胶的变化规律,使用AOD与Angstrom波长指数对气溶胶进行分类,并获取对应的雷达比数值。以2018年3月的一次沙尘污染过程为例,分析了使用激光雷达比经验值与分类后的对应数值反演时的误差。
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