三维激光成像探测系统建模与仿真

 激光成像探测系统仿真是评估现有激光成像系统的性能及开发新型激光成像探测技术的有效手段。研究激光脉冲回波信号特性并建立数学模型是应用回波信号检测技术处理回波,进行激光成像系统仿真的关键。为此以激光发射脉冲模型为基础对激光脉冲回波信号的建模过程和基于单位冲激响应的目标散射特性建模方法作了详尽的推导和描述,并建立检测算法模型,最后依据目标成像模板采用单元回波探测线阵化方式进行了推帚式三维激光成像仿真。结果表明,该仿真系统可实现不同探测条件下线阵推帚式激光成像的有效仿真。     

限幅采样技术在激光超声无损检测中的应用

基于超声信号在金属介质缺陷处发生回波现象,提出一种单位限幅数字还原采集的方法,用于回波弱信号还原。将激光超声技术、声电耦合技术和电学检测技术相结合,利用脉冲调制的单频激光源,作用于金属激发超声波,使用单位限幅数字还原的方法,抓取超声信号传输特征。超声波信号数据采集抓取完成后发送到上位机软件,对信号进行分析和处理。通过实验测试验证,使用上述信号还原方法,依托高速FPGA开发平台,提高了系统对回波弱信号的采集能力和金属缺陷判断的能力。     

一种基于激光散点的回波信号融合处理方案

通过分析激光散点回波信号特性,采用复合散点目标特性合成方法对散点回波信号进行合成,合成后的回波信号具有人为或自然噪声,针对合成后的回波信号特性,选用并调整一系列的信号处理方法,对合成后的回波信号进行处理,通过仿真分析,能获得较好的融合效果和处理精度。从采集散点回波信号到合成回波信号,再到处理合成后的回波信号,整个过程构成了一种完整精确的激光散点回波信号融合处理方案。     

基于DSP处理器的多普勒雷达系统设计

应用固体微波器件和DSP处理器设计了脉冲多普勒雷达系统。利用多普勒频移原理实现了运动目标速度测量,利用脉冲回波测距原理实现运动目标距离测量。并在此基础上采用DSP技术,实现了对回波信号的全数字化处理。     

基于高重频固体激光信号的快速采集系统

采用积分电路的方法对高重频固体激光的窄脉冲信号进行捕捉,对积分电路的原理构成、周期窄脉冲信号采集放大电路的设计、测量误差来源及处理做了分析和讨论。以W77E58为采集电路的CPU,以FT245BM为核心构成USB接口电路,实现了窄脉冲信号的快速采集与传输,较好地解决了对多路探测器实时快速采集和向上位机传送的问题,达到了比较满意的效果。     

激光功率密度参数对激光超声信号影响的研究

在激光超声缺陷检测中,经过数据采集系统所采集到的激光超声信号幅值一般都很小,为了提高激光超声信号的幅值我们一般会对采集到的信号进行去噪处理或者改变脉冲激光相关因素从而提高实验的检测精度。通过实验室搭建好的激光超声缺陷检测实验平台,研究了在改变光斑大小从而改变激光功率密度的情况下,对激光超声信号特性的影响;分析了激光超声信号的频谱特性并对频谱分量进行统计。实验得出激光功率密度的改变不仅影响到激发机制,还对激光超声信号的幅值及其信号的频谱成分有影响。     

基于9223模块超宽带雷达回波信号实时采集系统的设计与实现

针对超宽带探测雷达回波的采集要求,设计了一种基于9223采集模块的回波信号中频信号采集系统.该系统将穿墙雷达回波信号与本振信号进行混频处理获取可直接采样的中频信号,由计算机控制9223采集模块完成了四通道回波信号同步采集并经以太网传输至计算机;依据数据采样流程,系统给出了混凝土墙体(墙体厚度12cm)后面1米处、2米处目标回波信号.实验结果表明,该采集系统有效避免了超宽带穿墙雷达直接采样的实施难度,回波信号能有效分辨目标对应峰值,满足了超宽带数据采集系统的需求.     

光子回波的求解及其应用

为了深入理解光子回波产生的物理机制,通过采用预报-校正四阶龙格-库塔数值法求解非均匀展宽二能级体系的Maxwell-Bloch方程,建立了准确计算薄样品和厚样品介质光子回波信号强度的方法。得到了二脉冲、三脉冲和多脉冲光子回波信号的强度特性,并研究了弛豫时间、初始入射光脉冲的面积、失谐量以及样品的厚度等对光子回波信号的影响,进一步研究了编码脉冲在数据存储和读取中的应用。计算结果很好地显示了光子回波信号的特性,所建立的方法对光子回波信号的求解具有普适性。     

探地脉冲雷达回波信号波达方向估计方法的研究

估计探地脉冲雷达目标回波方向是探地雷达信号处理的一个重要内容，针对脉冲探地雷达回波信号的超宽带特点，提出了将探地雷达阵列信号经过高频带通滤波器分解成几个窄带信号后，再利用窄带子空间方法进行波达方向估计。通过对实验数据的处理发现，低频信号的分辨率较低，误差较大。在实际处理过程中，并不需要对所有频带信号进行处理，只需要用几个较高频率的窄带信号，就可以准确估计出超宽带脉冲探地雷达信号的回波方向。     

基于四象限探测器的激光告警接收机信号处理系统设计

针对目前常有激光告警接收机在信号处理中出现的激光窄脉冲判断力低以及整体结构复杂的技术缺点,提出了一种基于四象限探测器激光告警接收机信号处理系统设计方案,并对其进行了详细的硬件电路设计。分析了低输入内阻对激光窄脉冲响应时间的影响,设计了200欧姆输入阻抗的前置放大电路,在使用3mm大直径的四象限探测器的情况下,成功获得了8ns的激光窄脉冲响应时间;采用两级放大电路的输出同时进行电压保持的方法,在一级放大的基础上,获得了16.9dB的动态范围;采用峰值电压保持的方法,电压抖动时间只需要200ns且输出电压平坦,成功解决多路窄脉冲信号高速采集问题。通过实验表明,接收机接收动态范围可达到34dB,输出波形稳定且易于后续电路采集。     

利用回波模拟对激光测距精度检验系统的设计

为解决激光测距在实际测量中受外部因素而导致结果不准确的问题, 设计了一种回波模拟系统对实测结 果进行检验。 测距系统向回波系统发射一束窄脉宽激光, PIN(Positive Input Negative)对激光采集和光电转换, 将转换完成的电信号发送至 FPGA(Field-Programmable Gate Array)中, FPGA 通过内置 PLL(Phase Locked Loop) 对电信号进行 15 倍频操作和高精度延时。 激光驱动部分利用 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)管开关性质产生窄脉冲信号, 对激光器进行调制模拟实际测量中的回波激光,最后在测距系统中得 出模拟结果。 通过对同一距离和不同距离的多次测量结果表明, 系统稳定性较高, 精度达到 0. 17 m, 误差为 0. 03 m。     

基于小波变换的激光超声信号处理

 采用Laser-PVDF实验系统对纳米AlP/SiO₂中激光超声信号进行采集.利用小波的多尺度分解、重构和消噪功能,提取出直达波及其反射回波,测量了时间间隔和纳米AlP/SiO₂的纵波声速.结果证明小波变换的方法能有效地处理复杂激光超声信号.     

基于FPGA的复杂窄脉冲遥测信号采集技术

针对复杂窄脉冲遥测信号的采集技术,提出了一种基于FPGA的采集方案.有效解决了脉冲电平值的判决问题,利用VHDL编程技术实现了窄脉冲信号的脉冲展宽处理,具有良好的灵活性和适应性.基于该方案的遥测信号采集系统稳定、可靠,在试验中得到了满意的结果.     

基于CPLD与单片机的激光脉冲控制卡设计

为实现激光微加工领域中单个激光脉冲在规定位置的精确输出,以CPLD(复杂可编程逻辑器件)和单片机为核心部件,研制出一种激光脉冲控制卡.CPLD用于实现单片机与上位工控机的高速并行通信,接收外部运动系统产生的脉冲信号,并对其进行4倍频处理;单片机对CPLD预处理后的脉冲信号进行计数、分频处理,并最终输出一定频率、脉宽可调的控制信号给激光调Q驱动器,利用声光调Q技术实现单个激光脉冲规律性的输出.结果表明:本板卡集成了CPLD和单片机各自优点,减少了外部电路模块,降低制作成本,提高了系统的稳定性.通过激光脉冲控制卡对外部运动系统及单个激光脉冲输出的协调联动控制,成功实现单个激光脉冲在规定位置的精确输出,保证了激光微加工的高质量和效率.     

采用脉冲积累方式提高防撞雷达测距性能

雷达对目标回波的检测能力是雷达测距性能的基础,而一般情况下雷达的回波信号是非常微弱的,有时甚至完全淹没在噪声中.为了检测出微弱的有用信号,可以采用对回波脉冲进行视频或中频积累.分析了脉冲积累对回波信号信噪比的改善能力,并设计了先对回波信号进行高速采样然后进行累加的数字式脉冲积累方案.试验表明当对M个周期的回波信号进行积累时,可使信噪比大约改善M倍,大大提高了门限检测电平,显著地改善了雷达的测距性能.脉冲积累方式同样适用于诸如生物医电等非常微弱的信号的测量,从而可以大大提高信噪比.     

雷达高度表回波信号采集器中的回波捕捉

针对提高雷达回波信号捕获率的要求,对雷达高度表视频回波信号高速采集系统提出了改进方案．对采集系统在实际工作中可能会受到的持续强干扰的情形,通过动态调整门限的方法实现捕捉中的恒虚警概率,并根据回波自身的特点提出多帧近似的模糊处理方法,从而提高了捕获率．     

高速泥浆脉冲遥传系统研制及应用

针对正脉冲式泥浆脉冲发生器传输速率低(1 bit/s),不能满足实时地质导向和实时地层评价的问题,介绍了一种高速泥浆脉冲遥传系统。通过理论分析、仿真模拟计算及试验,确定在系统中采用旋转阀式脉冲发生器的井下信号发生系统,以进一步提高传输速率和泥浆适应性;针对地面系统高速泥浆脉冲信号被噪声淹没等问题,采用通过高速信号采集处理系统,基于自适应滤波、位同步解码等算法,对采集到的原始信号进行了滤波解码处理;另外,通过现场应用对系统存在的其他问题进行了升级改进。现场应用表明,该系统具有泥浆适应性好、传输速率高(3～5 bit/s)等优点。     

引信目标模拟器中回波的建模与仿真

针对伪码调相脉冲多普勒引信目标模拟器的视频回波信号进行建模与仿真.分别对目标回波进行了建模,将目标用若干个等效散射点表示,考虑了各散射单元的相干作用,对遮挡进行了近似处理;对天线照射区域内的杂波进行了分割,采用近似目标回波的处理方法对杂波进行了建模,并将该方法应用到引信目标模拟器中.仿真结果证明了目标和杂波建模的正确性和可靠性.     

基于部分匹配的雷达回波信号检测

针对雷达回波信号检测中对整个回波信号全部匹配滤波需要较长时间及较多资源的问题,提出部分匹配滤波方法.将雷达接收机接收到的回波数据,以雷达发射的线性调频(LFM)脉冲信号的脉宽为长度,分成若干段,逐段匹配滤波,通过判决门限找到匹配结果中的信号峰值后,计算出目标反射回波的位置.运用Matlab对时宽带宽积为500的线性调频脉冲信号进行仿真,结果表明:该方法适用于信噪比高于-12 dB的信号的搜索定位;该方法既可减少处理时间,又能节省系统资源.     

NLFM脉冲压缩及其FPGA时域实现

介绍非线性调频(NLFM)信号的产生原理和设计匹配滤波器实现脉冲压缩技术的方法.使用MATLAB工具产生NLFM脉冲及雷达回波信号,基于FPGA器件EP2C35F672C8设计分布式FIR结构的匹配滤波器,实现脉冲压缩技术,对采样、量化后的回波信号进行脉冲压缩处理,最后使用Modelsim对脉冲压缩后的回波信号进行波形仿真,检测匹配滤波器的设计效果.整个电路设计采用全流水线并行执行的结构,占用硬件资源:2 468个逻辑单元、2 073个寄存器、25 KB的RAM.利用FPGA芯片丰富的BRAM和LAB代替乘法器IP,打破硬件资源对滤波器长度的限制.