激光光谱探测是激光侦查、激光告警、污染物检测等领域中采用的重要技术。通过对来袭激光的光谱特征进行识别，可以为光电对抗提供依据。本文在分析和研究现有激光光谱探测技术的基础上，提出了通过非扫描M-Z干涉法来获取激光信号的相干图，并对该图进行快速傅立叶变换，从而实时获得激光光谱的技术。 在研究中，由M-Z干涉具形成的激光干涉条纹经CCD相机转换后以时间序列依次输出电信号，该时间序列的快速傅立叶变换用FPGA实现。论文依据告警系统响应时间和信噪比的要求，确定了探测器阵列的结构类型和有关参数；设计了CCD相机和FPGA的接口电路；编写了数据传输和存储模块。 在快速傅立叶变换的实现上，首先确定了采用基2按时间抽取的方法作为实现算法；应用型号为XC3S400的FPGA芯片，依靠ISE8.1软件开发平台，用硬件语言编写了精度为10位，序列长度为512点的快速傅里叶变换程序，并将所有程序成功下载到FPGA的配置芯片中。 此外，论文还设计了显示、电压转换、FPGA配置电路。最后，对设计的快速傅里叶变换模块进行了测试，将FPGA运算结果与理论计算结果进行了比较，结果表明FPGA计算结果达到应有的精度，运行速度可以满足激光光谱的实时探测要求。
上传时间： 2013-08-04
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本文结合中国科技大学大规模集成电路实验室和中国科学院上海技术物理研究所合作的星载红外相机项目，为了解决红外相机上的不同波段的红外探测元阵列存在的非均匀性问题，对红外焦平面探测元阵列存在的非均匀性问题展开了深入的分析和研究。 主要研究和分析了两类算法的基本原理，重点研究和实现了定标校正算法，通过对积分球定标数据进行深入的分析，将探测元分成线性探测元和非线性探测元，对线性探测元采用两点校正法，对非线性探测元采用多点分段校正算法，在利用FPGA硬件实现非均匀校正时，分析设计了基于乘法运算和加法运算的FPGA实现，在基于乘加器运算的FPGA实现中。设计出了乘法和加法整体运算的乘加器，内部采用流水线wallace树压缩结构，大大加快乘法和加法的速度。
上传时间： 2013-04-24
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作为一种全新的探测技术，激光雷达已广泛应用于大气、陆地、海洋探测、空中交会对接、侦察成像、化学试剂探测等领域。与传统雷达技术相比，激光雷达是一种通过发射特定波长的激光，处理并分析回波信号，实现目标探测的技术，具有高测量精度、精细的时间和空间分辨率，以及极大的探测距离等优点，目前已成为一种重要的探测手段。激光雷达探测系统需采用硬件电路实现系统的控制以及回波信号的处理、分析，从而实现目标距离、速度、姿态等参数的测量，因此研制高速、高精度、性能稳定、性价比高、保密性强的处理电路，对提升激光雷达探测系统的整体性能有着十分重要的意义。 激光雷达系统控制及信号处理电路有多种实现方案，传统的MCU实现方案较为普遍，但受线程的带宽限制，且难以提高系统的精度与复杂性；采用 FPGA、ARM或DSP实现信号处理架构，一定程度上提高了系统的带宽与复杂度，但成本较高，功耗较大，且开发周期较长。针对目前激光目标探测系统中，对系统控制复杂度，信号处理实时性，整体性能与功耗等要求，论文提出了一种基于 CPLD与MCU架构的电路改进方案。该方案采用高速并行的现场可编程PLD器件，完成相关电路的控制与回波信号的实时处理、分析；同时选用线程处理优势较强的MCU，实现相关信号的控制与高速串口的收发，完成PC软件终端的通信。 本文结合所提出的基于 CPLD与 MCU架构的硬件电路设计方案，选用了Altera的MAX II CPLD器件EPM240T100C5N，以及宏晶科技公司的增强型单片机STC12LE5A60S2，实现了激光雷达系统控制及信号处理等功能。文中详细介绍了实验系统的设备资源与硬件电路的模块化设计，完成了相关外设的驱动控制，并采用 CPLD与 MCU完成了回波信号的采集、处理与分析，最终通过与所设计PC软件终端的通信，实现与硬件电路板的实时数据上传。 目前板卡在100MHz主频下工作，可完成10kHz激光器的触发，并行实现回波信号的实时处理与分析，以及921600波特率下的高速串口通信。结合激光雷达实验系统，多次进行硬件电路的测试与实验，表明本文设计的激光雷达系统控制及信号处理硬件电路功能正常，性能稳定，且功耗低，保密性强，符合设计的需求，实验证明本文所提出方案的具有一定的可...
上传时间： 2022-05-28
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激光雷达（Lidar light detection and ranging，光探测和测距的缩写）是利用激光作为探测源的1种探测雷达。与常见的微波雷达所采用的波源微波相比，激光具有单色性好、相干性强、方向性好的特点，而且光波的工作波长与微波相比小3~5个数量级，因而激光雷达有极高的时空分辨力和抗干扰能力。因此，激光雷达在测距、制导、导航、测绘和大气遥感、大气探测等军用、民用领域有非常广阔的发展前景1-1由于激光雷达的波源是激光，所以其回波信号的接收是1个光电转换的过程。激光雷达工作过程中激光源与探测目标、大气的相互作用以散射和吸收为主，十几公里外的回波多则十几少则几个光子，信号非常弱，因此激光雷达微弱信号检测、放大技术是激光雷达的关键技术之.。目前，国内外在激光雷达信号前置放大领域的研究不多，往往是直接应用市场成品于不同的激光雷达，实际使用效果有好有坏。国外研制PMT前置放大器的公司有EMI，PHIL IPS SCIEN-TIFIC等公司，然而，不同的激光雷达，其回波信号和系统参数往往不一样，因此有必要根据实际的激光雷达系统参数对其前置放大器进行优化设计，这样才能更好的对激光雷达信号进行检测放大。
上传时间： 2022-06-19
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在实际探测中,雷达接收系统接收到的回波激光信号与本地振荡光信号进行相干外差时,匹配具有一定难度。文中分析了信号光宇本振光的夹角对外差信号的影响。
上传时间： 2013-11-11
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随着光通信的蓬勃发展，光纤通信技术广泛应用于电信、电力、广播等领域，对整个信息产业产生了深远影响，光纤已成为当前最有前景的传输媒介。与此同时，光纤測试技术在光纤生产、现场铺设与后期维护等工程领域中得到广泛应用。光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer），又称背向散射仪，是一种用于表征光纤链路物理特性的精密光学测试仪器，主要用于测试光纤链路长度，精确定位断点事件，计算光纤损耗，并提供与长度有关的衰减细节。光纤链路中待测光纤的测量长度范围和测量精度，取决于OTDR的激光出纤功率和光脉宽。因此，需要设计合适的激光脉冲驱动电源及配套的控制和探测系统，研究激光出纤功率和脉宽对测量长度和测量精度的影响，从而获得能满足不同光纤链路测量需求的OTDR系统解决方案。文章在具体描述了光时域反射仪的工作机理以及影响其主要性能的关键参数的基础上，提出以设计能提供大功率、窄脉冲电流信号的激光驱动电源作为提高OTDR性能的主要手段。在掌握半导体激光驱动原理的基础上，经过细致地比较与方案论证提出以 MOSFET作为激光脉冲驱动电源的开关器件，以能量储存法作为窄脉冲产生机制的脉冲电源设计方案，设计实现基于FPGA的触发脉冲信号，并通过 Multisim对系统硬件电路仿真优化，实现激光脉冲驱动大功率、窄脉宽输出。以雪崩二极管作为光电探测系统关键响应转换器件验证驱动电源性能，并完成光纤测距。最终成功研制出一套基于纳秒脉冲激光和对应光电探测系统的OTDR系统，并进行了实际测试测试和研究结果显示：所研制的脉冲激光电源能输出的最小脉宽为33n，最小输出峰值电流为1A，且峰值电流及频率大小可调。大电流窄脉宽驱动电源信号输出可极大地增强光时域反射仪的动态范围以及分辨率，探测器分时调控测量技术可以极大地提高系统的测量精度和信噪比。
上传时间： 2022-03-11
上传用户：yiyewumian
大气激光通信是指以激光光波作为载体，大气作为传输介质的光通信系统。在空间大气激光通信中，由于大气的散射、吸收，大气湍流等作用，在激光接收端就会出现光斑抖动、相位起伏等现象，因此研究一种适合在高速率、弱信号条件下处理技术，保证激光信号的误码率是有着十分重要的意义。 本文研究了一种基于嵌入式微处理器系统的大气激光信号处理方法。文章从空间激光发展现状及信道环境出发，提出了一种采用ARM微处理控制器并在控制器上移植实时操作系统μC/OS-Ⅱ，运用浮动阈值算法来减小大气信道对激光探测的影响的方法。在测试中，取得了比较好的实验效果。
上传时间： 2013-04-24
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激光测距是激光技术在军事上最早和最成熟的应用，自1961．年美国休斯飞机公司研制成功世界上第一台激光测距机之后，激光测距技术发展迅速。如今，它已经被广泛运用于军用领域和民用领域。为了进一步提高我国激光测距水平，研制更高性能激光测距机依然是我国国防科技研究中的重要课题之一。其中，测距精度是激光测距机的一个重要参数。而激光测距机能否准确的检测激光回波信号将直接影响测距精度。 脉冲激光测距系统主要包括激光发射子系统、激光回波探测子系统、回波检测与主控子系统、终端显示子系统等组成。其中设计高精度激光回波检测与主控子系统是实现高精度激光测距的核心问题。传统激光回波检测与主控子系统通常采用分立元件和小规模集成电路设计，电路复杂且精度较低。随着数字电路设计技术的发展，已出现大规模可编程逻辑器件FPGA(现场可编程门阵列)和CPLD(复杂可编程逻辑器件)。采用FPGA代替传统的分立元件和小规模集成电路来设计激光回波检测与主控子系统，不仅提高了回波检测精度，同时简化了整个测距系统的设计。 本文研究了将激光回波信号直接送入FPGA进行检测的方案。同时，采用这种方案设计了一种激光回波检测系统，并把它成功运用在一引信项目中。这种方案电路设计简单，易于实现。在实际应用中，由于激光回波探测子系统只是完成由光信号到电信号的转换及简单放大，理论分析和试验结果均表明，采用该方案进行回波检测的精度较低，这种回波检测方法也只能应用在测距精度要求低的项目中。 为了满足另一高精度测距项目的需要，在FPGA直接进行激光回波检测方案的基础上，设计了一种高精度激光回波检测系统。文中介绍了其实现原理，理论上分析了该系统所能达到的回波检测精度及整机测距系统的测距精度。与第一种方案相比，该方案引入了超高速数据采集电路。由于采样速率高达lGsps，该方案实现的难点在于如何保证数据采集电路的稳定工作。文中从总体方案的设计，到器件的选型，硬件电路板的实现等方面做了详细的阐述，最终完成了系统硬件电路设计。接着介绍了系统程序设计。后面给出了试验测试结果，该系统工作稳定，性能良好。系统设计中引入的超高速数据采集电路有着广泛的应用，为其他相关设计提供了参考。最后，对全文做了工作总结，并给出了接下来的后续工作与展望。 本文在高速FPGA对激光回波信号检测方向取得了一定的成果，为进一步研究提供了参考价值。
上传时间： 2013-06-13
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文中简单阐述了红外辐射机理，论述了红外焦平面阵列技术的发展状况。红外成像系统，尤其是红外焦平面阵列，由于探测器材料和制造工艺的原因，各像素点之间的灵敏度存在差别，甚至存在一些缺陷点，各个探测单元特征参数不完全一致，因而存在着较大的非均匀性，降低了图像的分辨率，影响了红外成像系统的有效作用距离。实时非均匀性校正是提高和改善红外图像质量的一项重要技术。 论文建立了描述其非均匀性的数学模型，分析了红外焦平面阵列非均匀性产生的原因及特点，讨论了几种常用的非均匀性校正的方法，指出了其各自的优缺点和适应场合。 根据红外探测器光谱响应的特点和基于参考源的两点温度非均匀性校正理论，采用FPGA+DSP实现红外成像系统实时非均匀性两点校正，设计完成了相应的红外焦平面阵列非均匀性校正硬件电路。对该系统中各个模块的功能及电路实现进行了详细的描述，并给出了相应的结构框图。同时给出了该图像处理器的部分软件流程图。该方法动态范围大而且处理速度快，适用于红外成像系统实时的图像处理场合。实践表明，该方案取得了较为满意的结果。
上传时间： 2013-04-24
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摘要： 设计并实现了一种激光半主动制导实物仿真系统，系统主要包括光电探测、信号处理和伺服部分。介绍了系统的工作原理以及主要电路的设计。该系统体积小，操作方便，控制灵活等优点。实际应用结果表明，该仿真系统对模拟激光目标的跟踪稳定，具有良好的实时性和较强的实用性。
上传时间： 2014-01-08
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