基于FPGA的高分辨率电容检测系统设计

针对环境湿度可以改变湿敏电容的容值这一特性,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高分辨率电容检测系统设计方法,对系统方案、数据采集、误差来源进行了全面的分析。文中使用电容-频率电路将电容的容值变化转化为脉冲信号的持续时间。利用FPGA设计时间间隔测量电路,使用系统时钟控制的同步计数器保证整个检测电路的量程大小,采用延迟单元设计延迟链以进一步提高测量分辨率。分析了测量误差来源并提出了相应解决办法。实验结果表明,该时间间隔测量电路达到了皮秒量级,可测量的脉冲信号持续时间的精度在2 s之内,可以测量皮法量级的电容变化。

高精度回波飞行时间测量方法及实现

分析了高精度数字时间间隔测量方法的优缺点,提出一种脉冲计数与相位延迟内插相结合的新型时间测量方法。由脉冲计数法保证大的动态测量范围,并设计双边沿计数器提高脉冲计数法的测时精度,降低计数量化误差。通过n次相位延迟内插将测时分辨率提高到量化误差的1/2n.在Xilinx Virtex 5平台上实现了参考时钟16次相位延迟内插与脉冲计数相结合的飞行时间测量系统,测试结果表明,基于FPGA的高精度回波飞行时间测量方法得到的测量误差能优于55 ps.

高性能调制域测量单元的设计

现代线性调频雷达和调频雷达等设备在调制域领域提出了大带宽和短采样间隔的测试需求,通过组合应用专用计数芯片和可编程逻辑器件,同时应用数字内插时间精密测量技术,实现了一种高性能调制域测量单元,实测结果表明测量带宽达到了3.5GHz,最小采样间隔达到了100ns,能够满足雷达等设备在调制域领域的测试需求,已成功应用于宽带调制域分析仪产品中。

采样间隔分析仪研究

信息技术的飞速发展已经由模拟化向数字化转变,为此就要求在调制域中开发和研制测试仪器就尤为重要,精密采样间隔分析仪正是在此基础上应运而生了。

光子计数激光雷达时间-数字转换系统

时间测量系统在激光雷达中主要用于激光脉冲飞行时间的测量,其性能直接影响着激光雷达的各项指标.基于FPGA设计了一种应用于光子计数激光雷达的时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统,利用延迟线内插在FPGA内部实现了高精度的时间测量,通过实验分析,研究了TDC系统的性能及其应用于光子计数激光雷达后的效果.实验结果表明,TDC系统的时间分辨率达到29 ps,测时精度37 ps,能够实现9通道的高精度事件计时功能,用于光子计数激光雷达后,整个激光雷达系统的测时精度为421 ps,达到6.3 cm的距离测量精度,能够实现高精度高分辨率的激光三维成像.

定位技术中基于FPGA的TDC电路设计与实现

分析及对比了各种定位方法和时间间隔的测量方法,针对室内定位系统,采用了到达时间差法(TDOA)来定位.设计了一种基于FPGA的延时链内插型时间数字转换(TDC)电路,采用Xilinx公司的Spartan-6系列FPGA实现这一设计.整个TDC系统分为精细时间测量模块、逻辑控制模块、粗计数器模块以及数据显示模块.首先介绍了室内定位技术和TDC的研究现状,然后描述了TDC的系统框架和每个部分的原理与设计,重点讲述了精细时间测量模块的设计,最后给出了仿真结果和TDC系统的实测结果,时间间隔测量精度小于200ps,满足室内定位系统的需求.

高精度多波束激光雷达时间间隔并行测量技术研究

基于延迟线内插原理,设计了一种基于FPGA的多路时间间隔并行测量方法。该方法可以解决多波束激光雷达的同时测量问题,其通道可达52波束。本文系统主要由脉冲整形电路、测量电路以及数据处理模块等组成。实验结果表明,各通道的综合测时均方差范围为59.55~70.06 ps,各通道平均值的均匀性为446.8 ps,一致性误差较小。由于具有性能稳定、精度高、体积小以及使用方便等优点,该系统可以为高精度多通道信息获取技术在多波束机载激光雷达中的广泛应用提供技术基础。

一种提高消防用光电观瞄系统激光测距精度的方法

针对消防用光电观瞄系统对激光测距的高精度要求,提出了一种提高激光测距精度的方法。该方法采用基于FPGA的延迟线内插技术来减小计数量化误差,并且以差分GPS标定数据为基准,运用分段线性拟合的方法对实测数据进行修正,通过与差分GPS标定数据比对试验验证表明,该激光测距系统精度可以达到0.8m,满足消防用光电观瞄系统≤1m的测距精度要求。