[发明专利]基于FPGA-ARM嵌入式系统的R-LATs系统移动端信号处理方法

说明书

本发明提供基于FPGA‑ARM嵌入式系统的R‑LATs系统移动端信号处理方法，设计合理，信号误差小，光电传感器信号处理计算实时性和准确性高。其包括，信号的识别与提取；对每个脉冲序列进行细分，实时记录下每个脉冲上升沿时刻值和脉宽大小；通过FPGA中并行设置的多个线程，根据记录的每个脉冲上升沿时刻值和脉宽大小，分别对多个经纬仪发出的平面脉冲信号进行溯源，对不同目标激光经纬仪脉冲信号的特征信息进行并行地识别与提取；每一条线程仅对一台经纬仪发出的平面脉冲信号进行溯源；信号的计算与处理；通过ARM接收由FPGA识别和提取的特征信息，计算出光平面扫描到传感器中心时的时刻值；然后，根据对应的标志信号，将扫描时刻值放入不同的数组中用于后续处理。

技术领域

本发明属于大尺寸空间测量领域，涉及大规模旋转激光经纬仪测量网络(R-LATs)组网测量，具体为基于FPGA-ARM嵌入式系统的R-LATs系统移动端信号处理方法。

背景技术

旋转激光经纬仪网络(R-LATs)是大尺寸空间测量的一种重要方法，通过合理的布站，可以实现任意尺寸的测量空间扩展，其测量精度能够保持在±0.2mm，目前广泛的应用于飞机制造、船舶制造、大型天线制造等航空航天与军事领域。

在R-LATs工作中，每一台旋转激光经纬仪发出两个具有夹角的扇形平面光，并按照指定速度匀速回转，同时，在每一回转角度的零点发出一覆盖全空间的脉冲光。如此，这三个光平面扫过空间中的一个光电传感器P，使之得到三个时间触发信号。这时，基于这三个时间信号和旋转激光经纬仪的转速，可以确定出空间内的唯一一条射线L，其通过旋转激光经纬仪激光面发射中心点O和光电传感器P。如此，当有两台以上旋转激光经纬仪时，它们的空间直线L在空间交汇于一点，即为传感器P的空间位置点。因此，在旋转激光经纬仪的空间相对位置确定后，即可实现大尺寸空间内光电传感器的坐标测量。

为满足大空间范围测量，需在空间内放置数十台旋转激光经纬仪装置，固定于测量对象上的光电传感器接受各装置出射的激光平面信号，并进行信号特征识别与提取。每台旋转激光经纬仪装置转速不同，以确保光电传感器能根对每个脉冲对应的经纬仪装置进行正确识别，从而实现R-LATs测量网络对空间中光电传感器坐标进行正确计算。

旋转激光经纬仪数量越多，光电传感器需有效识别的光平面信号数量越多，这将大大增加光电传感器处理任务，光电传感器进行光平面信号识别任务复杂且繁重，造成R-LATs系统测量效率低下，基于光电传感器计算效率较低，准确率不高；同时不同发射机平面信号在传感器处重合的概率增加，光混叠现象严重，直接造成信号粗大误差增多。这对R-LATs测量网络实时性，准确性均有较大的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供基于FPGA-ARM嵌入式系统的R-LATs系统移动端信号处理方法，设计合理，信号误差小，光电传感器信号处理计算实时性和准确性高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于FPGA-ARM嵌入式系统的R-LATs系统移动端信号处理方法，包括，

信号的识别与提取；

对每个脉冲序列进行细分，实时记录下每个脉冲上升沿时刻值和脉宽大小；通过FPGA中并行设置的多个线程，根据记录的每个脉冲上升沿时刻值和脉宽大小，分别对多个经纬仪发出的平面脉冲信号进行溯源，对不同目标激光经纬仪脉冲信号的特征信息进行并行地识别与提取；每一条线程仅对一台经纬仪发出的平面脉冲信号进行溯源；

信号的计算与处理；

通过ARM接收由FPGA识别和提取的特征信息，计算出光平面扫描到传感器中心时的时刻值；然后，根据对应的标志信号，将扫描时刻值放入不同的数组中用于后续处理。