【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光雷达应用性能评估领域，尤其涉及一种基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置。
技术介绍
1、针对激光雷达三维成像在复杂环境下的应用需求，搭建实验室模拟装置，通过对外场环境的模拟，获得实验室测试指标和激光雷达应用性能的关系，实现对激光雷达应用性能的评估。
2、激光雷达实验室模拟装置包括信号采集系统、目标模拟器、大气传输环境模拟器等组成部分，需要设计控制系统，以便对激光雷达实验室模拟装置的各个组成部分进行协同控制，并响应用户的操作。以往的程序控制系统通常针对单一模块设计，对于特定的仪器设备和单一的通讯接口，采用单片机作为控制器，编写基于无限循环架构的程序，即可按照用户的需求实现自动控制。然而，这样的设计方式存在如下两个缺点：(1)只能按照固定流程进行自动控制，设备运行过程中无法实时处理用户的操作；(2)同一时间只能对单一模块进行自动控制，无法满足激光雷达实验室模拟装置中对多个模块协同控制的需求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：以往的激光雷达实验室模拟装置只能按照固定流程进行自动控制，设备运行过程中无法实时处理用户的操作；同一时间只能对单一模块进行自动控制，无法满足激光雷达实验室模拟装置中对多个模块协同控制的需求的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
3、一种基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，包括探测器信号采集系统、目标模拟器、大气传输环境模拟器、激光器和探测器；
4、所
5、所述目标模拟器在步进电机的控制下运动，用于实现对真实场景中不同高度、不同反射率的探测目标的模拟；
6、所述大气传输环境模拟器用于在实验室内模拟大气传输环境模拟器用于在实验室内模拟激光的实际运用环境。
7、进一步，还包括实时操作系统，所述实时操作系统包括用户输入界面，用于将用户输入的实时指令参数进行解析，并将解析后的实时指令参数传输至探测器信号采集系统、目标模拟器或大气传输环境模拟器中。
8、其中，所述探测器信号采集系统包括飞行测量模块、探测器温度测量模块和探测器偏置电压施加模块；飞行时间测量模块用于接收起始时间、距离门这些指令参数；探测器温度测量模块用于返回探测器温度；探测器偏置电压施加模块用于将接收到的相应指令参数转换为探测器工作所需的偏置电压。
9、其中，所述目标模拟器包括步进电机运动模块和目标选通控制模块；步进电机运动模块用于接收指令参数中的运动速度、运动距离这些参数，按照用户设定的模式进行扫描；目标选通控制模块用于接收相应的指令参数，按照用户的配置对目标或其中的像元进行选通。
10、其中，所述大气传输环境模拟器包括水汽、烟雾、雨、雪控制模块和背景光控制模块；水汽、烟雾、雨、雪控制模块用于根据相应的指令参数改变大气中相关物质的粒子直径和浓度；背景光控制模块用于根据相应的指令参数改变光的波长和光照强度。
11、本专利技术还提供了一种基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置构建方法，具体包括如下步骤：
12、s1、搭建激光雷达实验室模拟装置，主要包括探测器信号采集系统、目标模拟器、大气传输环境模拟器这些组成部分，明确各部分对激光雷达应用性能的影响因素；
13、s2、搭建基于微处理器的硬件和基于实时操作系统的软件架构，对于stm32单片机采用cmsis-rtos，对于全可编程soc采用freertos，或采用其他类型的实时操作系统，将激光雷达实验室模拟装置各个组成部分的具体功能和用户输入界面定义为可以并发执行的线程；
14、s3、按照线程运行机制设计各个线程的程序，采用线程标志实现用户操作与设备动作的交互，完成相应的接口驱动程序设计，对于产品级的仪器设备，根据其自身支持的接口形式，选用usb、spi、tcp/ip通讯接口并设计相应的驱动程序，对于自主设计的模块，采用verilog自行编写相关的驱动模块并用自主设计的驱动程序进行控制；
15、s4、采用信号量或互斥锁对接口的访问进行约束，避免不同线程对相同接口资源的访问造成的冲突。
16、本专利技术具有以下优点：与传统的程序控制系统相比，本专利技术能够对激光雷达实验室模拟装置的多个模块进行协同控制，实时响应用户的操作，有助于实验室测试指标和激光雷达应用性能关系的评估。
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1.一种基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，其特征在于，包括探测器信号采集系统、目标模拟器、大气传输环境模拟器、激光器和探测器；
2.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，其特征在于，还包括实时操作系统，所述实时操作系统包括用户输入界面，用于将用户输入的实时指令参数进行解析，并将解析后的实时指令参数传输至探测器信号采集系统、目标模拟器或大气传输环境模拟器中。
3.根据权利要求2所述的基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，其特征在于，所述探测器信号采集系统包括飞行测量模块、探测器温度测量模块和探测器偏置电压施加模块；飞行时间测量模块用于接收起始时间、距离门这些指令参数；探测器温度测量模块用于返回探测器温度；探测器偏置电压施加模块用于将接收到的相应指令参数转换为探测器工作所需的偏置电压。
4.根据权利要求3所述的基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，其特征在于，所述目标模拟器包括步进电机运动模块和目标选通控制模块；步进电机运动模块用于接收指令参数中的运动速度、运动距离这些参数，按照用户设定的模式进行扫描；目标选
5.根据权利要求4所述的基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，其特征在于，所述大气传输环境模拟器包括水汽、烟雾、雨、雪控制模块和背景光控制模块；水汽、烟雾、雨、雪控制模块用于根据相应的指令参数改变大气中相关物质的粒子直径和浓度；背景光控制模块用于根据相应的指令参数改变光的波长和光照强度。
6.一种基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置构建方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，其特征在于，包括探测器信号采集系统、目标模拟器、大气传输环境模拟器、激光器和探测器；
2.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，其特征在于，还包括实时操作系统，所述实时操作系统包括用户输入界面，用于将用户输入的实时指令参数进行解析，并将解析后的实时指令参数传输至探测器信号采集系统、目标模拟器或大气传输环境模拟器中。
3.根据权利要求2所述的基于实时操作系统的激光雷达实验室模拟装置，其特征在于，所述探测器信号采集系统包括飞行测量模块、探测器温度测量模块和探测器偏置电压施加模块；飞行时间测量模块用于接收起始时间、距离门这些指令参数；探测器温度测量模块用于返回探测器温度；探测器偏置电压施加模块用于将接收到的相应指令参数转换为探测器工作所需的...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁鎏，代千，呙长冬，郑博仁，李潇，孔繁林，路小龙，袁菲，柯尊贵，周小燕，梁晨宇，
申请(专利权)人：西南技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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