高精度激光测距雷达系统硬件设计

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1、高精度激光测距雷达系统硬件设计作者姓名林涛学校导师姓名、职称唐禹副教授领域电子与通信工程企业导师姓名、职称张冰尘研究员申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121430分类TN82号TN95密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高精度激光测距雷达系统硬件设计作者姓名：林涛领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：唐禹副教授企业导师姓名、职称：张冰尘研究员提交日期：2014年12月HighDefinitionLaserRangingRadarSystemHardwareDesignAthesis

2、submittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineeringByLintaoSupervisor:TangyuZhangbingchenDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外

3、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时

4、本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要激光雷达自1961年被提出，在过去的50多年已有长足的发展，其中线性调频连续波激光雷达（LFMCWLadar）的研究是其中的一个重要方向，广泛运用于环境遥感、大气监测、精密测距等。本课题针对线性调频连续波激光雷达高精度测距，特别是宽带线性调频激光的产生和接收进行了研究，设计了适用于分布反馈（DFB）半导体激光器的线性调频激光产生和接收系统，该研究成果是激光雷达三维成像和合成孔径激光雷达（Synt

5、heticApertureLadar，SAL）等技术的基础。本论文完成的工作包括以下几个部分：1.介绍了激光雷达的发展，线性调频激光实现测距的基本原理和本系统基于DFB激光器设计的实现激光线性调频的方法较传统方法的优势和难点。2.设计了一种带光电反馈补偿的DFB激光器驱动模块。包括了系统的时钟设计；FPGA+DAC的预置路驱动电压设计；光电反馈环路，反馈环路低通滤波设计；FPGA+DDS的鉴相器参考频率设计；电压信号转电流信号方案设计。3.设计了线性调频激光信号的相干平衡接收电路，系统的激光信号接收电路有两种方案，一种用于光电反馈补偿路的激光信号接收

6、，另一种用于测距路激光回波信号接收，这两部分的激光功率和差频信号带宽不同，本系统设计了两种不同的光电流信号转电压方案以满足系统高信噪比要求。4.针对系统硬件低噪声要求进行板卡设计和关键信号线处理工作。5.使用MATLAB对光电反馈结果进行深入分析，获取DFB激光器的电流调谐特性，针对性地对驱动信号增加迭代补偿和选择最佳的光电反馈环路参数。关键词:线性调频连续波激光雷达，DFB激光器，光电反馈，迭代补偿，FPGA论文类型：应用基础技术I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTSinceLaserRadar(Ladar)waspu

7、tforwardin1961,ithasachievedconsiderabledevelopment.LinearfrequencymodulationcontinuouswaveLadar(LFMCWLadar)isoneofthemostimportantbranches,itiswidelyusedinEnvironmentalRemoteSensing，AtmosphericMonitoringandHighDefinitionRanging,etc.ThisthesisfocusontheapplicationofLFMCWLadarin

8、HighDefinitionRanging，especiallyinthegenerationandrece