【摘 要】
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得益于其高探测灵敏度与高时间分辨率,Gm-APD（Geiger-mode Avalanche Photo Diode）激光雷达在远距离、微弱目标探测等领域具有得天独厚的优势,已成为近年来激光雷达方向的研究热点。Gm-APD激光雷达采用具有低成本、数字化响应等优势的Gm-APD作为单光子探测器件,可以响应单个光子级的微弱回波信号,但不能直接获取强度信息,为了抑制探测过程中的噪声干扰从而实现目标信号的
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得益于其高探测灵敏度与高时间分辨率,Gm-APD（Geiger-mode Avalanche Photo Diode）激光雷达在远距离、微弱目标探测等领域具有得天独厚的优势,已成为近年来激光雷达方向的研究热点。Gm-APD激光雷达采用具有低成本、数字化响应等优势的Gm-APD作为单光子探测器件,可以响应单个光子级的微弱回波信号,但不能直接获取强度信息,为了抑制探测过程中的噪声干扰从而实现目标信号的提取,需要累积探测来重建目标信息。本文应用64×64像元的Gm-APD面阵探测器来完成目标探测,设计了基于全可编程So C平台的目标探测电路,研究了相关的目标探测算法。首先,阐述Gm-APD激光雷达的基本探测原理,结合光子的泊松分布特性给出了Gm-APD激光雷达的泊松探测概率模型,并根据概率模型给出了距离像数据的仿真流程。然后,从距离信息和强度信息提取角度分别研究了Gm-APD激光雷达的目标探测实现方法,通过对仿真实验进行定性定量分析验证了目标探测方法的有效性。其次,结合实际课题需求,根据电路的预期实现功能和主要技术指标给出了硬件电路的整体设计框架,选择全可编程So C芯片ZYNQ作为主控芯片完成了目标探测电路的原理图与PCB设计,并针对电路完成了制板、焊接和调试,调试结果表明电路工作正常。最后,介绍ZYNQ各模块的逻辑程序和软件程序设计,并在电路上完成了目标探测算法的测试验证,实现了目标探测功能,通过分析比较ZYNQ平台和计算机仿真平台下的处理结果,证明了算法的可移植性。
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