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激光雷达信号处理系统

zddong?来源:网友zddong发布?作者:网友zddong发布? 2021年11月24日 15:24 ? 次阅读

  LDSP 信号处理器是杭州淞柏科技有限公司(http://www.sunbuytech.com/)研发的专为激光雷达研发的高性能、高集成、低功耗数字信号处理器。该信号处理器采用高速高精度 ADC、大规模 FPGA及高速 DSP等处理芯片,处理功能强大、速度高、功耗低、距离分辨率高,具有多种存储器接口,可选外挂大容量存储设备。

  LDSP 信号处理器可完成运算量极大的回波信号的各种时域/频域处理,最大可以满足500M 实时采样信号的实时处理,以及数据通信、故障检测等。硬件配置采用模块化可定制方式,满足高性能算法的运算量需求并留有适当余量,将来也可升级更为复杂的算法。与终以太网可选外设存储接口端的通信为以太网协议,传输介质既可以是标配的 RJ45 双绞线,也可以根据用户要求升级为传输距离可达 20Km 的网络协议单模光纤,使系统的放置更加灵活和可靠,其可支持采用笔记本电脑,台式机,服务器等作为终端,同时可支持无终端处理远程结果传送。

  LDSP信号处理器既能用于高性能远距离大型激光固定站系统,还可以应用于车载、机载以及风电仓机等高集成小体积应用。LDSP在典型激光雷达系统应用中的接口如下图:

  主要技术指标:

  AD 采样率:500M,内时钟

  中频频率: ? ? ? ? ? ? ? ?80MHz±50MHz

  输入最大功率: ? ? ? ? ≤10dBm(50Ω)

  支持脉宽: ? ? ? ? ? ? ? ?0.08-100us

  支持带宽: ? ? ? ? ? ? ? ?100MHz(1.55um 波长,75 米测速)

  触发输出: ? ? ? ? ? ? ? ?1K-20K 可选,步进 0.08us,,终端可设

  BITE 信号: ? ? ? ? ? ? ? 信号处理器运行状态、自检结果

  结构: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?独立模块

  供电: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?5-12V,总功耗≤5.5W,无需主动散热

  时序输出: ? ? ? ? ? ? ? ?3 路以上可设置 RS422 差分或者 TTL 单端输出

  前端控制接口: ? ? ? ? 2 路 SPI 或 232,或 GPO 输出,可实现波控或方位俯仰输入

  接口: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?100M 以太网,RJ45

  可靠性: ? ? ? ? ? ? ? ? ? MTBF≥20000h,MTTR≤0.5h

  工作环境: ? ? ? ? ? ? ? ?-40℃~+65℃

  MTBF: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?≥16000h

  MTTR: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ≤0.5h(更换模块)

  体积: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ≤18CM×≤10CM×≤2.5CM

  处理最大库数: ? ? ? ?250

  FFT 点数支持: ? ? ? ?128,256,512

  支持最大库数: ? ? ? ?254@128,126@256,62@512

  处理最大高度: ? ? ? ?9500 米

  重频: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 10-20K

  输出结果: ? ? ? ? ? ? ? 32 位浮点功率谱

  主要性能指标(测风场景):

  大风速测量范围: ? ? ? ?-50~50m/s

  测量风速精度: ? ? ? ? ? ≤ 0.1m/s

  风速分辨率: ? ? ? ? ? ? ?≤ 0.01m/s

  风向精度: ? ? ? ? ? ? ? ? ≤ 1°

  风向分辨率: ? ? ? ? ? ? ?≤ 0.5°

  测量距离: ? ? ? ? ? ? ? ? ≥ 600m

  高度分辨率: ? ? ? ? ? ? ?≤ 10m

  主要技术特点:

  硬件技术特点

  超高集成

  整个系统集成在一个体积 L≤18CM×W≤10CM×H≤2.5CM 的单一模块中,完成所有的信号处理和通信。

  超低噪声

  采用高速高精度 AD,硬件设计通过电磁优化,从而保证系统的灵敏度和理论值相当,灵敏度在同类产品中遥遥领先。

  超低功耗

  超低功耗设计,并对算法,硬件和软件的实现进行了深度优化,系统的总功耗达到小于 5.5W的超低水平为业界最低,外盒可采用被动散热,稳定工作在-50 度到+65 度的宽温区间。

  高性能

  最大处理高度可达 9500 米,最小库长最小可达 1.2 米,最大库数可支持 250 个。

  大动态

  系统的动态范围可达 100dB 以上,可以满足剧烈变化目标所需的大动态要求。

  高可靠

  采用高集成高可靠设计,系统可以满足 24 小时无人值守的可靠性要求。

  完备的硬件接口

  具有网络,多种串行接口和存储器等接口,可以和多种前端和外设相接。

  软件技术特点

  接口简洁

  API 函数功能强大但是接口非常简单,终端开发者仅需简单调用即可实现所需的复杂功能。

  集成硬件接口驱动

  所有涉及硬件相关的同步,控制和通信由 WLP1LIB 提供的 API 函数底层驱动函数实现,终端仅需调用几个简单高效的 API 函数就可以完成所有 LDSP1 的控制和通信功能,从而可关注显示和后处理。

  完备的通信支持

  WLP1LIB 通过百兆以太网(电口)与 LDSP1 进行通信,为全双工通信,内容包括回波数据和系统工作的实时状态。LDSP1 向终端传送系统状态或处理结果,而终端则向 LDSP1 传送控制命令和参数。

  超分辨算法

  采用我们 10 多年对各种雷达回波谱的研究所取得的成果,算法性能为全球最优,其在低信噪比条件下仍能获得高精度估计,估计的结果比传统或者主流算法精度提供30-50 倍。

  智能杂波抑制

  采用先进的杂波抑制算法,能够有效的抑制地杂波,有源干扰信号等。

  智能噪声校正

  通过我们独特的自适应噪声识别和处理算法,能够对白噪声,不均匀噪声,噪声底不平等不同噪声进行良好的抑制和校正处理。从而可大幅度降低甚至消除前端电光器件的非理想因素带来的对估计性能的严重影响,降低对前端器件和设计的要求,从而大幅度降低雷达的整体调测试难度,增加成品率。

  先进的质量控制

  采用先进的门限识别算法,能够很好的去除噪声干扰,通过各种相关性处理算法实现高质量的回波,风场信息。

  高效率

  处理部分代码针对平台进行硬件优化,能够以最高的效率完成所需的运算,在处理效率上达到最优。

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