基于FPGA的激光雷达回波信号采集卡设计
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-18页 |
| 1.1 激光雷达介绍 | 第10-11页 |
| 1.2 激光雷达的发展历程 | 第11页 |
| 1.3 激光雷达回波信号采集系统 | 第11-16页 |
| 1.3.1 激光器 | 第12-13页 |
| 1.3.2 光电探测器 | 第13-14页 |
| 1.3.3 信号放大电路 | 第14页 |
| 1.3.4 数据采集设备 | 第14-16页 |
| 1.4 本文的主要研究内容 | 第16-18页 |
| 第2章 回波信号累加原理 | 第18-24页 |
| 2.1 激光雷达回波信号噪声分析 | 第18页 |
| 2.2 数据累加原理介绍 | 第18-20页 |
| 2.2.1 数据累加对信噪比的改善 | 第18-19页 |
| 2.2.2 采集深度与累加次数的上限 | 第19-20页 |
| 2.3 回波信号累加实现方法 | 第20-24页 |
| 第3章 采集卡的硬件设计 | 第24-46页 |
| 3.1 模数转换电路及其外围电路的设计 | 第25-33页 |
| 3.1.1 模拟输入的考虑 | 第26-27页 |
| 3.1.2 参考电压考虑 | 第27-28页 |
| 3.1.3 输入时钟的考虑 | 第28-29页 |
| 3.1.4 控制接口的设计 | 第29-31页 |
| 3.1.5 总线接口电路的设计 | 第31-32页 |
| 3.1.6 电量消耗计算 | 第32-33页 |
| 3.2 信号调理电路的设计 | 第33-37页 |
| 3.2.1 直流偏置电路 | 第33-34页 |
| 3.2.2 抗混叠滤波器的设计 | 第34-36页 |
| 3.2.3 单端转差分电路设计 | 第36-37页 |
| 3.3 电平转换电路的设计 | 第37-39页 |
| 3.3.1 SPI总线电平转换电路 | 第37-38页 |
| 3.3.2 同步触发信号电平转换电路 | 第38-39页 |
| 3.4 RS232接口电路的设计 | 第39-40页 |
| 3.5 电源的设计 | 第40-43页 |
| 3.5.1 ±5V双轨电源供电方案 | 第41-42页 |
| 3.5.2 ADM7154系列稳压芯片供电方案 | 第42-43页 |
| 3.6 数字板卡介绍 | 第43-46页 |
| 第4章 FPGA逻辑设计 | 第46-78页 |
| 4.1 FPGA设计方法与流程 | 第46-49页 |
| 4.2 FPGA逻辑总体设计 | 第49-50页 |
| 4.3 时钟和复位系统设计 | 第50-52页 |
| 4.4 采集模块设计 | 第52-55页 |
| 4.5 通信模块设计 | 第55-64页 |
| 4.5.1 命令接收子模块 | 第55-60页 |
| 4.5.2 数据上传子模块 | 第60-64页 |
| 4.6 系统控制模块设计 | 第64-67页 |
| 4.7 累加模块设计 | 第67-75页 |
| 4.7.1 双口RAM的实现 | 第69-71页 |
| 4.7.2 累加逻辑的工作过程 | 第71-73页 |
| 4.7.3 上传逻辑的工作过程 | 第73-75页 |
| 4.7.4 累加模块功能仿真 | 第75页 |
| 4.8 FPGA逻辑设计的仿真验证 | 第75-78页 |
| 第5章 采集卡测试 | 第78-86页 |
| 5.1 FPGA逻辑设计在线验证 | 第78-80页 |
| 5.1.1 ChipScope介绍 | 第78页 |
| 5.1.2 FPGA逻辑验证方法 | 第78-80页 |
| 5.2 模拟板卡性能参数测试 | 第80-82页 |
| 5.2.1 信噪比的测试 | 第81-82页 |
| 5.2.2 采集卡频谱特性的测试 | 第82页 |
| 5.3 在激光雷达平台上的测试 | 第82-86页 |
| 5.3.1 激光雷达平台实测 | 第82-83页 |
| 5.3.2 与Licel TR的对比测试 | 第83-86页 |
| 第6章 总结与展望 | 第86-88页 |
| 6.1 工作总结 | 第86页 |
| 6.2 后期工作设想 | 第86-88页 |
| 参考文献 | 第88-92页 |
| 致谢 | 第92-94页 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 | 第94页 |
