激光測(cè)距是激光技術(shù)在軍事上最早和最成熟的應(yīng)用，自1961．年美國(guó)休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺(tái)激光測(cè)距機(jī)之后，激光測(cè)距技術(shù)發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高我國(guó)激光測(cè)距水平，研制更高性能激光測(cè)距機(jī)依然是我國(guó)國(guó)防科技研究中的重要課題之一。其中，測(cè)距精度是激光測(cè)距機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。而激光測(cè)距機(jī)能否準(zhǔn)確的檢測(cè)激光回波信號(hào)將直接影響測(cè)距精度。 脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測(cè)子系統(tǒng)、回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設(shè)計(jì)高精度激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高精度激光測(cè)距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，電路復(fù)雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設(shè)計(jì)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測(cè)精度，同時(shí)簡(jiǎn)化了整個(gè)測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文研究了將激光回波信號(hào)直接送入FPGA進(jìn)行檢測(cè)的方案。同時(shí)，采用這種方案設(shè)計(jì)了一種激光回波檢測(cè)系統(tǒng)，并把它成功運(yùn)用在一引信項(xiàng)目中。這種方案電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于激光回波探測(cè)子系統(tǒng)只是完成由光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換及簡(jiǎn)單放大，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果均表明，采用該方案進(jìn)行回波檢測(cè)的精度較低，這種回波檢測(cè)方法也只能應(yīng)用在測(cè)距精度要求低的項(xiàng)目中。 為了滿足另一高精度測(cè)距項(xiàng)目的需要，在FPGA直接進(jìn)行激光回波檢測(cè)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高精度激光回波檢測(cè)系統(tǒng)。文中介紹了其實(shí)現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達(dá)到的回波檢測(cè)精度及整機(jī)測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達(dá)lGsps，該方案實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設(shè)計(jì)，到器件的選型，硬件電路板的實(shí)現(xiàn)等方面做了詳細(xì)的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。接著介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。后面給出了試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應(yīng)用，為其他相關(guān)設(shè)計(jì)提供了參考。最后，對(duì)全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對(duì)激光回波信號(hào)檢測(cè)方向取得了一定的成果，為進(jìn)一步研究提供了參考價(jià)值。
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