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距离选通激光主动成像同步控制技术研究

孟令南  
【摘要】:激光主动成像技术采用激光作辅助光源照明以增加目标的反射信号强度,相较于被动成像能够全天候成像,获取更丰富的信息,作用距离更远。距离选通技术是抑制激光后向散射的有效方法,能够提高主动成像系统作用距离与成像质量,本文采用FPGA设计同步控制电路实现距离选通成像中内触发同步控制功能。本文首先研究了距离选通激光成像原理及激光在大气传输过程中的衰减与色散特性,用Matlab对系统的成像信噪比模型进行仿真,分析了激光波长、单脉冲能量、发散角、选通门宽对成像的影响,并结合实验确定了探测器同步曝光脉冲参数。对同步控制技术进行了分析并确定了同步控制的要求。其次设计了以Cyclone 4系列FPGA为核心的同步控制系统,控制电路从上位机接收控制参数,通过计数产生脉宽、延时、频率可调的控制信号触发激光器与选通相机以实现距离选通成像。使用Verilog HDL语言模块化编写控制电路的软件代码,实现了PLL倍频、控制参数接收、同步工作信号产生等功能。最后硬件经过调试,完成距离选通内触发同步控制,测试结果表明控制信号的脉宽、延时、频率可调,延时与脉宽步进分辨率5ns,延时范围0-300μs。


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