基于FPGA的距离选通同步控制电路设计

距离选通同步控制技术是距离选通激光成像系统的核心技术,直接关系到能否实现距离选通,能否得到目标的选通图像。其中,产生纳秒量级的选通脉冲选通ICCD摄像机的同步控制电路,成为了有效实现距离选通及精确的图像清晰度控制的关键。针对产生纳秒量级的选通脉冲需要高频时钟信号,且容易受到外界噪声干扰的问题,采用了新一代的可编程逻辑芯片FPGA来进行电路设计。通过VerilogHDL语言设计出了具有纳秒量级的距离选通同步控制电路。此电路中创新性的采用了锁相环技术进行全局时钟的倍频,以及全新的并行计数的计数方式,大大提高了电路的精确度及稳定度。并且提供脉冲宽度和延迟时间的选择,有效地实现了距离选通及精确的图像清晰度控制。     

距离选通水下激光成像系统设计及实验

针对浅水目标探测这一难题,设计了一种基于距离选通技术的水下成像系统。系统围绕532nm Nd…YAG脉冲激光器和选通式增强型电荷耦合器件(ICCD)摄像机搭建而成,并且采用激光脉冲作为系统同步控制的触发信号。采用基于现场可编程门阵列(FPGA)技术设计的同步控制电路,进行了距离选通水下激光成像实验。实验结果表明,采用激光脉冲触发同步控制电路的方法,可有效抑制激光脉冲抖动对系统同步控制精度的影响,从而克服水体表面反射和后向散射对成像的影响,提高了成像质量。在有效衰减系数为0.52m-1的湖泊中,系统的成像深度可达到水下7m,对于浅水目标的探测、识别非常有效。     

激光距离选通成像同步控制系统的设计与实现

针对传统的激光距离选通成像系统需要已知距离及精确的激光器传输时间延迟等先决条件,设计并实现了一种基于DSP的激光距离选通成像系统,并对其同步控制方法进行详细地探讨。该方案利用快速DSP控制器完成测距和距离延迟,产生纳秒级的选通脉冲选通ICCD摄像机,有效地实现了距离选通及精确的图像清晰度控制,在无需任何先决条件的情况下,可以获得目标的距离信息和距离选通图像。     

激光主动成像系统同步控制板的设计与实现

激光主动成像系统是以激光为光源,对远、小、暗或者恶劣天气条件下的目标进行照明,利用CCD摄相机接收目标的回波信号最终成像,从而实现对目标的跟踪、探测和识别。为了克服主动成像系统的大气后向散射,提高成像质量,利用单片机和CPLD设计了距离选通同步控制板。利用同步控制板可产生精度为1 ns的选通控制脉冲,实现了激光器与摄相机的同步控制,以时间的先后分开不同距离上的后向散射和目标反射回的有用信号。仿真和实验结果证明:该控制板能确保目标的回波信号刚好在摄相机选通工作的时间内到达摄像机并成像。     

水下激光成像距离选通同步控制电路设计

在水下激光成像系统中,由于复杂的水下环境对激光传输的影响较大,为了更加有效地实现距离选通功能,该同步控制电路的设计选用高性能的Altera Stratix III系列的FPGA.电路分为距离延迟和门延迟2个模块,创新地将激光测距思想加入距离延迟模块中,解决距离延迟时间较难精确获取的问题,并且在考虑各种延迟的情况下输出精确的选通脉冲.仿真结果表明,距离延迟时间和ICCD门延迟时间可精确到2ns,误差最大为1ns.     

距离选通成像实现过程中若干问题的探讨

距离选通成像是解决水下激光微光成像后向散射噪声行之有效的方法之一.距离选通成像系统中蓝绿激光光源的脉冲特性、单脉冲能量及选通成像器件的选通性能将决定距离选通成像的距离分辨、探测距离等性能;距离选通成像过程中选通控制器与选通像增强器的直接电连接,将产生严重的干扰脉冲,影响距离选通成像的实现.在分析距离选通成像机理及距离选通水下成像系统方案的基础上,研究确定了蓝绿激光光源和选通成像器件的性能要求及技术指标;提出了激光脉冲同步距离选通成像方法,有效解决了距离选通成像中的干扰现象.在由国产蓝绿激光光源及选通像增强器构成的水下激光微光成像实验平台上实现了稳定的距离选通成像.     

一种改进的激光距离选通成像系统

距离选通技术是克服激光后向散射,提高激光距离选通成像系统信噪比的有效方法。阐述了激光距离选通成像原理,详细分析了距离选通关键技术,指出了传统的距离选通同步控制方案的缺点,提出了一种改进的激光距离选通成像系统,讨论了激光距离选通成像系统今后需要重点研究的课题和发展趋势。     

基于距离选通的水下偏振光成像系统的研究

光在水下传输受到吸收和散射的影响,限制了水下成像的成像距离和成像清晰度。为能抑制后向散射光的干扰,结合距离选通技术和偏振成像技术的各自的特点,提出了基于距离选通的偏振成像方式。基于距离选通的偏振成像一方面利用同步控制装置,时间上分离目标反射光,另一方面通过水体散射光和物体散射光解偏振度的差异来实现成像。本文分析了基于距离选通的偏振成像原理,具体给出了实验装置和实验过程。通过实验分析,得出基于距离选通的偏振成像技术运用于水下成像的可行性,且能大大提高图像的对比度,使其成像质量优于距离选通方式。     

基于高重复频率脉冲激光的水下全选通成像雷达

在水下高重复频率距离选通成像系统的基础上,设计了一种全选通成像系统。在空间域中,可将整个探测区域划分为多个相互叠加的改进选通切片,一帧图像积分时间内的激光脉冲按照一定规律分布到各个改进选通切片中;在时间域中,在一帧图像积分时间内按照一定规律实现宽选通门对不同激光脉冲回波的等时差移动,使得一帧图像中包含所有距离的目标信息,实现了全选通实时成像。实验对比了连续光成像系统、传统距离选通成像系统和全选通成像系统的成像质量。实验结果表明,全选通成像系统同时具有连续光成像系统探测范围广和距离选通成像系统探测距离远的优点,探测距离大于4.5 H(H为衰减长度),输出视频的帧率为20Hz。     

激光距离选通成像关键技术

距离选通技术是克服激光后向散射、提高激光距离选通成像系统信噪比的有效方法.阐述了激光距离选通成像原理,详细分析了距离选通关键技术,指出传统的距离选通同步控制系统的缺点,并提出一种改进的距离选通同步控制方案.     

XC3S400AN在四频差动激光陀螺脉冲信号计数中的应用

为了提高四频差动激光陀螺惯性导航系统的性能,需要应用快速高精度的陀螺脉冲信号计数技术。根据脉冲零头计数原理,应用高性能的FPGA芯片XC3S400AN,基于VHDL结构描述语言,对高精度高频率时钟信号进行时序控制及同步处理,设计出一种四频差动激光陀螺脉冲信号计数电路,并进行了实验测试。测试结果表明,电路能消除脉冲信号的±1计数误差,可长时间稳定工作,满足对陀螺脉冲信号计数实时性和精确性的要求,达到了预期目标。     

一种基于FPGA水下激光成像系统的同步控制器

为了实现水下激光距离选通成像系统中激光脉冲与像增强型CCD之间的高精度同步控制,提高图像分辨率,提出了一种基于现场可编程门阵列水下激光成像系统的同步控制器。控制器利用现场可编程门阵列的高集成度和灵活性,用锁相环作为全局时钟,用进位链作延时单元,使门控脉冲的延时和门宽精度达亚纳秒级,解决了常规控制电路由于分离元件所带来的延时精度低,不稳定的问题。结果表明,这种同步控制器可解决门控成像系统的精确定时问题,能满足稳定、实时应用的要求。     

高帧频DMD红外景象仿真设备电路与光学系统设计

针对红外半实物仿真试验中DMD红外景象仿真设备存在的时序同步、高帧频显示、光学匹配等使用问题,设计与研制了一套能够与常见被测红外凝视成像设备匹配使用的基于DMD的红外景象仿真设备。首先提出了合理可行的同步延时驱动方案和显示控制方案,设计与研制了同步信号处理电路和驱动电路,实现了仿真图像的时序同步和高帧频显示;其次根据常见被测红外凝视成像设备的光学参数,进行了光学系统设计与仿真,研制了照明光学系统和投影光学系统,实现了与常见被测红外凝视成像设备光学匹配。检测结果表明:该设备能够与多种被测红外凝视成像设备在时序上保持同步,并实现光学匹配,输出的仿真图像帧频可达300 Hz、最大可模拟温度为160℃、最小可模拟温差为0.03℃、最大图像对比度为0.7、空间非均匀性优于1%,已在红外半实物仿真试验中发挥了巨大作用。     

A new synchronization control circuit based on FPGA for the laser range-gated imaging system

Synchronization control is a kernel technique of the laser range-gated （LRG） imaging system which controls the synchronization of the pulsed laser and the ICCD camera directly. It can achieve range gating effectively and improve the resolution of image precisely. Conventional control circuits which are composed of discrete components have a poor performance of anti-interference, and the transmitting signal has a-bad delay which affects the conventional circuit＇s precision and stabilization seriously. To solve these problems, a range-gated synchronization control circuit is designed. This circuit, which takes the advantages of FPGA＇s high compact and flexibility, uses the phase-locking-loop （PLL） to multiply the global clock frequency. This design improves the precision and stabilization greatly, makes the precision up to a nanosecond level and provides a real-time selection of the values of pulse width and delays. Experiments results indicate that this circuit has a high precise and stable range-gated pulse.     

基于FPGA的彩色PDP逻辑波形产生电路

采用max plusⅡ电路设计软件和FPGA实现可编辑的逻辑波形产生电路，与高压驱动电路相结合实现了可编辑的高压脉冲序列产生电路，使不同结构或同一结构不同参数的显示屏可以共享一套电路系统，降低PDP研发成本，缩短研发周期。实验表明，采用同步电路设计的波形产生电路，工作稳定，输出波形光滑无“毛刺”。     

Vernier阳极探测器及其电子读出电路的设计

介绍基于一维游标阳极的紫外单光子计数成像探测系统及其信号预处理电路的原理,重点设计和制作了一维游标阳极探测器的前端电子读出电路,用以探测脉宽100~200 ms,电荷量为1~20 pc的脉冲。通过使用自己实验室搭建的单光子计数成像系统对电子读出电路进行了测试。测试结果表明,电子读出电路能够满足探测系统的成像要求,并在实验中利用电路对掩膜板成像,成功获得了灰度图像。     

SoC中跨时钟域的信号同步设计

多时钟域的处理是系统级芯片（SoC）设计中的一个重要环节。如果对其中出现的特殊问题估计不足,将对设计造成灾难性后果。数据跨时钟域传输时如何保持系统的稳定,顺利完成数据的传输是每个设计者都需要关注的问题。在此讨论了在多时钟域中异步信号带来的亚稳态及对整个电路性能和功能的影。针对单一信号的异步传输,在已有的双触发器构成的同步器的基础上提出了4种同步单元：脉冲到脉冲的同步、脉冲到电平的同步、电平到电平的同步,电平到脉冲的同步。值得强调的是这4种同步器都对异步时钟频率没有大小关系的限制。并且给出了4种同步器的电路结构图并进行了实现,使得数据传输更加稳定可靠。     

基于S3C2440的多道脉冲幅度分析器硬件设计

传统的以单片机为核心的多道脉冲幅度分析器集成度低、软硬件设计难度大、系统升级困难。文中介绍了一种以高性能32位嵌入式处理器S3C2440处理为核心的多道脉冲幅度分析器的硬件设计方案,电路主要包括甄别电路、峰值扩展电路、控制电路和A/D转换电路。甄别电路通过设定阈值去除低能噪声信号,峰值检测电路进行输入信号的峰位检测和峰值扩展,A/D转换电路实现输入信号的模拟-数字量的转换。控制电精确控制了整个电路的工作时序。测试表明,该系统具备良好的微分非线性和积分非线性、速度快、稳定性好、可用于实际工作。