基于FPGA的网络化激光雷达数据采集系统设计

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激光雷达作为一种主动式遥感探测技术,在大气温湿度,风场,气溶胶探测等方面具有独特优势。激光雷达数据采集系统完成对回波信号的高速采集及数据传输等功能,其性能将直接影响后续对大气参数研究的精度及准确度,是激光雷达探测系统重要的组成部分。基于Internet技术,实现激光雷达系统的网络化,可以实现激光雷达系统的组网探测及远程监控,具有十分重要的科学意义及工程应用价值。  依托西安理工大学激光雷达遥感研究中心的实验平台,针对激光雷达系统的工作原理及回波信号的特点等问题展开研究,设计了一款基于AD+FPGA+DM9000A网络芯片+UART架构的激光雷达数据采集系统,能够实现数据的高速采集及网络传输等功能,具有体积小,集成度高,通用性强等特点。  该系统可实现两路回波信号的高速并行采集、预处理,回波信号的网络传输、雷达系统的远程监控及两路RS-232串口功能,系统采集速率达20MHz,具有14bit的分辨率。系统以SOPC技术为实现手段进行设计,所有单元模块均作为SOPC的元件加在Avalon总线上。为了保证采集的并行性,其中两路信号采集处理模块软件是通过VHDL硬件描述语言在QUARTUSⅡ内实现,其余功能模块都是在NIOSⅡ IDE集成开发环境下实现。整个系统软件是以μc/os-ii操作系统为平台设计,通过μc/os-ii操作系统实现所有任务的调度和管理。利用研究室的米散射激光雷达对采集系统的测试结果表明,系统运行稳定,性能满足要求。
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