激光成像雷達(dá)圖像融合匹配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)精確導(dǎo)航系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求，傳統(tǒng)的地形匹配導(dǎo)航和景象匹配導(dǎo)航都受到一定條件的限制，無(wú)法滿足需求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型傳感器不斷出現(xiàn)，激光成像雷達(dá)是激光技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一種新型高精度距離圖像傳感器，作為一種主動(dòng)成像系統(tǒng)，具有常規(guī)光學(xué)傳感器所不具備的多種優(yōu)點(diǎn)。利用激光成像雷達(dá)獲取的圖像進(jìn)行匹配導(dǎo)航，具有定位精度高、不受外界條件影響等優(yōu)點(diǎn)，激光成像雷達(dá)可以代替多個(gè)傳統(tǒng)的傳感器用于飛行器自主精確制導(dǎo)，開(kāi)展基于激光

2、成像雷達(dá)的地形匹配輔助導(dǎo)航技術(shù)的研究具有重要意義。其中，針對(duì)圖像匹配導(dǎo)航應(yīng)用的激光成像雷達(dá)實(shí)時(shí)信息處理機(jī)的研制是其關(guān)鍵技術(shù)之一。本文首先探討里激光成像雷達(dá)的工作機(jī)理，研究了激光成像雷達(dá)距離探測(cè)、圖像恢復(fù)、匹配導(dǎo)航的信息處理原理，確定了該信息處理機(jī)應(yīng)該完成的任務(wù)。激光成像雷達(dá)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的橫向掃描和飛行器的縱向位移實(shí)現(xiàn)三維距離測(cè)量，然后通過(guò)三角關(guān)系、坐標(biāo)變換和幾何校正等方法得到飛行器下方地形高度圖和激光反射強(qiáng)度圖，最后利用上述數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)人

3、飛行器的圖像融合匹配導(dǎo)航等應(yīng)用。然后，根據(jù)激光成像雷達(dá)信息處理的基本原理，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析、任務(wù)分解和軟硬件功能適配。接著，我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了激光成像雷達(dá)信息處理機(jī)的硬件和軟件系統(tǒng)。在硬件系統(tǒng)方面，采用高性能DSP芯片為主處理器，外加中等規(guī)模的高速FPGA作為協(xié)處理器構(gòu)成處理機(jī)計(jì)算核心；采用多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)滿足圖像處理算法的高速大容量的存儲(chǔ)需求；前向提供與雷達(dá)數(shù)據(jù)的LVDS接口和與仿真數(shù)據(jù)的USB2.0接口，后向提供與控制系統(tǒng)的RS4

4、22接口和RS232等接口，并提供板間通信接口以備多機(jī)擴(kuò)展。在本章的末尾，我們本文分析了高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有關(guān)PCB設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，并給出了硬件系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)和相應(yīng)的解決方案。最后，我們?cè)撔畔⑻幚頇C(jī)系統(tǒng)的軟件算法框架和并在該處理機(jī)上實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)了圖像匹配算法。該圖像匹配算法采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多特征融合和小波的多尺度相關(guān)匹配進(jìn)行融合圖像匹配，具有匹配精度高，實(shí)時(shí)性好和可靠性高的特點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)的需求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)高實(shí)時(shí)性，高可靠性，結(jié)構(gòu)