【摘 要】
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激光雷达在近些年不断创新和发展。在各类应用系统中,通过不同的算法处理数据,得到信号中包含的信息。对于雷达系统来说,需要考虑数据的传输效率、系统的继承性和便携性。信号处理机作为激光雷达系统中极为重要的一环,涉及到信号采集、存储、数据传输以及命令控制等功能,将这些功能进行集成设计,使功能设计的更加通用,便于整个系统的移植与继承。基于上述对于激光雷达的需求,结合前期设计经验及成果,设计出一款激光雷达通用
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激光雷达在近些年不断创新和发展。在各类应用系统中,通过不同的算法处理数据,得到信号中包含的信息。对于雷达系统来说,需要考虑数据的传输效率、系统的继承性和便携性。信号处理机作为激光雷达系统中极为重要的一环,涉及到信号采集、存储、数据传输以及命令控制等功能,将这些功能进行集成设计,使功能设计的更加通用,便于整个系统的移植与继承。基于上述对于激光雷达的需求,结合前期设计经验及成果,设计出一款激光雷达通用处理平台。由于信号采集中信号大致分类为模拟信号和单光子信号两部分,因此在系统中设计有两块采集板,分别进行高速信号采集和单光子信号计数。使用一块接口板对系统进行控制,再加上电源板卡和数据记录板卡构成整个系统。整体以一个六卡槽的VPX机箱呈现,预留处理模块,满足了系统的通用及小型化的设计要求。首先本论文根据激光雷达通用处理平台的性能特点,对单光子计数、信号采集、高速数据传输等理论进行介绍,结合功能器件的特点确定系统中主要板卡的设计方案。根据系统中各个功能板卡的方案确定两块采集板卡的整体结构,对于各功能模块的核心器件选择、原理图设计、PCB版图设计与制板。对各个功能板卡硬件进行单板测试,保证板卡正常工作,保证各功能模块正常供电。其次根据系统中各功能要求,完成高速采集模块、时钟模块、数据缓存模块、数据传输模块及单光子计数模块等模块逻辑代码的实现和验证。最终对系统的所有功能进行实现,验证。在设计中,使用串并转换和双数据速率采样结合的方法实现对单光子数据进行计数,测试中实现了对于最小脉宽为2.5ns的脉冲信号进行准确计数,避免了噪声对光子数据的干扰。为其他应用场景中使用单光子脉冲计数提供了一种新的解决思路和设计方案。在整个系统中进行功能验证,包括高速信号采集、单光子计数、实时显示信号及数据记录等功能。经过大量测试,系统运行稳定,在各种场景下均能够采集存储,接口板能够对系统正常的控制,也能够完成对惯导和GPS的数据收集。整体设计满足本次激光雷达通用处理平台的各项需求指标,实现了系统的通用性和可继承性,并为其他类似系统的设计提供了有价值的参考。
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