一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置，包括用于外部设备控制与回波信号处理的集成控制处理单元、用于连接外部设备的通信接口单元、用于连接激光收发装置的回波信号输入单元与用于驱动激光收发装置的驱动输出单元；集成控制处理单元分别与通信接口单元、回波信号输入单元、驱动输出单元相连。本实用新型专利技术能够将需要两个及两个以上装置实现的功能集成到一个控制装置中实现激光测风雷达回波信号的处理功能和雷达各装置的控制，具有体积小、稳定性强、数据处理快、精度高的特点。有助于降低激光测风雷达的硬件复杂度，有利于雷达的的低功耗化、小型化，降低雷达硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置
本技术属于激光测风雷达
，尤其涉及一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置。
技术介绍
激光测风雷达根据空气中颗粒物(灰尘、云雾水滴、盐晶体、污染气溶胶、生物燃烧气溶胶、高层卷云等)的激光后向散射回波，测量风速和风向等参数，具有探测盲区小、精度高、稳定性高、体积小、重量轻等特点，主要应用于空气污染追踪、大气研究、气象气候检测、机场天气探测和风能利用等领域。激光测风雷达由激光收发装置、回波信号采集和处理装置、伺服转台装置，空调装置、计算和显示装置、定位和姿态装置与UPS装置组成。其中定位和姿态装置为实现雷达在移动状态下工作所配备的附加装置。UPS装置为实现雷达在供电不稳定环境下工作所配备的附加装置。现有技术方案中主要采用以下架构实现激光测风雷达回波信号的处理功能和雷达各装置的控制功能。如附图1所示，根据激光测风雷达中每个装置实现的不同功能，雷达中需要配置1个或多个控制装置对激光收发装置，回波信号采集和处理装置、伺服转台装置、空调装置、计算和显示装置、定位和姿态装置以及UPS装置进行控制。雷达需要配置1个回波信号处理装置对激光收发装置发出的回波进行处理。随着嵌入式设计技术和芯片技术革新，高密度现场可编程逻辑器件(FieldProgrammableGateArray)具有设计灵活、功能强大的优势，在信号处理领域和工业控制领域都有较为广泛的应用。利用FPGA实现激光雷达信号处理和控制功能，可以将高速信号处理和复杂的控制功能需求集中到一片芯片内实现，有助于降低激光测风雷达的硬件复杂度，有利于雷达的的低功耗化，小型化，降低雷达硬件成本。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置，包括用于外部设备控制与回波信号处理的集成控制处理单元、用于连接外部设备的通信接口单元、用于连接激光收发装置的回波信号输入单元与用于驱动激光收发装置的驱动输出单元；集成控制处理单元分别与通信接口单元、回波信号输入单元、驱动输出单元相连。本技术的有益效果在于：本技术能够将需要两个及两个以上装置实现的功能集成到一个控制装置中实现激光测风雷达回波信号的处理功能和雷达各装置的控制，具有体积小、稳定性强、数据处理快、精度高的特点；本技术利用FPGA实现激光雷达信号处理和控制功能，可以将高速信号处理和复杂的控制功能需求集中到一片芯片内实现，有助于降低激光测风雷达的硬件复杂度，有利于雷达的的低功耗化、小型化，降低雷达硬件成本。附图说明图1是现有技术信号处理装置的系统原理图；图2是本技术的系统原理图；图3是本技术的工作原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：如附图1所示，本技术一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置，包括用于外部设备控制与回波信号处理的集成控制处理单元、用于连接外部设备的通信接口单元、用于连接激光收发装置的回波信号输入单元与用于驱动激光收发装置的驱动输出单元；集成控制处理单元分别与通信接口单元、回波信号输入单元、驱动输出单元相连。具体的，所述集成控制处理单元为FPGA芯片。具体的，所述通信接口单元包括RS232接口芯片、RS422接口芯片与以太网接口芯片；集成控制处理单元分别与RS232接口芯片、RS422接口芯片、以太网接口芯片相连。具体的，所述回波信号输入单元包括回波信号输入端口与高速模数转换器；回波信号输入端口通过高速模数转换器与集成控制处理单元相连。具体的，所述驱动输出单元包括用于连接激光收发装置驱动脉冲输出端口的高速数模转换器；集成控制处理单元通过高速数模转换器与驱动脉冲输出端口相连，用于驱动激光收发装置。如附图2所示，一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置，包括高速模数转换器、FPGA芯片、高速数模转换器、RS232接口芯片、RS422接口芯片，以太网接口芯片；高速模数转换器、RS232接口芯片、RS422接口芯片，以太网接口芯片分别与FPGA芯片连接。RS232接口芯片和激光收发装置通信端口连接，RS422接口芯片和外部设备如伺服转台装置、空调装置、定位和姿态装置、UPS装置和近地面气象装置通信端口连接；回波信号输入端口通过高速模数转换器与FPGA芯片相连；FPGA芯片通过高速数模转换器与激光收发装置驱动脉冲输出端口相连。本技术一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置的工作原理如下：在本装置工作时，计算和显示装置如包含处理和显示单元的计算机通过以太网发送工作参数到本装置的以太网接口芯片，以太网接口芯片将工作参数转发到FPGA芯片；FPGA芯片获取到工作参数后，按参数值合成数字波形，发送到高速数模转换器，高速数模转换器将数字波形转换成1路模拟信号和1路脉冲信号输出到本装置的激光收发装置驱动脉冲输出端口，模拟波形信号和脉冲方波信号将控制本装置以外的激光收发装置发射激光，激光被空气中颗粒物反射后的反射光被激光收发装置接收后转化为电信号输入到本装置的回波信号输入端，本装置的高速模数转换器将上述电信号转化成数字信号传输到FPGA芯片。FPGA芯片对收到的信号进行计算如根据收到的激光信号时间间隔和频率求速度信息。本装置在工作时，FPGA芯片还接收到来自伺服转台装置通过RS422接口芯片发来的当前观测方位俯仰角度信息，和来自定位和姿态装置发来的定位经纬度信息和姿态俯仰角、横滚角、偏航角信息。FPGA将上述速度信息、观测方位俯仰角度信息、定位经纬度信息和姿态俯仰角、横滚角、偏航角信息通过以太网接口芯片发送到计算和显示装置。本装置在工作时，FPGA芯片还接收到来外部设备如自空调装置、UPS装置、近地面气象装置通过RS422接口芯片发来的运行状态信息，FPGA芯片将运行状态信息存储并通过以太网接口芯片转发到计算和显示装置。本装置在工作时，FPGA芯片还接收到来自激光收发装置通过RS232接口芯片发来的激光收发装置运行状态信息，FPGA芯片将上述激光收发装置运行状态信息存储并通过以太网接口芯片转发到计算和显示装置。本装置在工作时，FPGA芯片还接收到来计算和显示装置通过以太网发来的配置信息。FPGA芯片将配置信息解析，根据配置信息内容，分别通过RS422接口芯片发送给空调装置、UPS装置、近地面气象装置、伺服转台装置和定位和姿态装置；FPGA芯片通过RS232接口芯片将配置信息发送给激光收发装置。本技术能够将需要两个及两个以上装置实现的功能集成到一个控制装置中实现激光测风雷达回波信号的处理功能和雷达各装置的控制，具有体积小、稳定性强、数据处理快、精度高的特点；本技术利用FPGA实现激光雷达信号处理和控制功能，可以将高速信号处理和复杂的控制功能需求集中到一片芯片内实现，有助于降低激光测风雷达的硬件复杂度，有利于雷达的的低功耗化、小型化，降低雷达硬件成本。本技术的技术方案不限于上述具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置，其特征在于，包括用于外部设备控制与回波信号处理的集成控制处理单元、用于连接外部设备的通信接口单元、用于连接激光收发装置的回波信号输入单元与用于驱动激光收发装置的驱动输出单元；集成控制处理单元分别与通信接口单元、回波信号输入单元、驱动输出单元相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置，其特征在于，包括用于外部设备控制与回波信号处理的集成控制处理单元、用于连接外部设备的通信接口单元、用于连接激光收发装置的回波信号输入单元与用于驱动激光收发装置的驱动输出单元；集成控制处理单元分别与通信接口单元、回波信号输入单元、驱动输出单元相连。


2.根据权利要求1所述一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置，其特征在于，所述集成控制处理单元为FPGA芯片。


3.根据权利要求1所述一种集成控制功能的激光测风雷达信号处理装置，其特征在于，所述通信接口单元包括RS232接口芯片、RS42...

【专利技术属性】
技术研发人员：史作锋，
申请(专利权)人：成都远望探测技术有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51