一個(gè)不容忽視的現(xiàn)實(shí)是：很多時(shí)候，我們穿衣服時(shí)第一道扣子扣錯(cuò)了，卻總在扣最后一道扣子的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)。衣服的扣子扣錯(cuò)了，大不了再扣一遍，但人生的扣子一旦扣錯(cuò)了，是無法重來一次的。

利用DDS IP實(shí)現(xiàn)非重復(fù)掃描系統(tǒng)

1 DDS技術(shù)簡(jiǎn)介隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)逐漸不能滿足人們對(duì)于頻率轉(zhuǎn)換速度、頻率分辨率等方面的追求，直接數(shù)字頻率合成技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS） 是把一系列數(shù)據(jù)量形式的信號(hào)通過D／A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量形式的信號(hào)合成技術(shù)。DDS具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如：頻率轉(zhuǎn)換快、頻率分辨率高、相位連續(xù)、低功耗、低成本與控制方便。

DDS技術(shù)滿足了人們對(duì)于速度穩(wěn)定性的需求，但是在一些控制較為復(fù)雜的系統(tǒng)中，DDS專用芯片不能很好的貼合要求。利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）實(shí)現(xiàn)DDS具有很大的靈活性，基本能滿足現(xiàn)在通信系統(tǒng)的使用要求。

2 DDS IP使用說明

基于FPGA的DDS設(shè)計(jì)方案

3 非重復(fù)掃描系統(tǒng)激光雷達(dá)常用機(jī)械振鏡或者MEMS振鏡進(jìn)行激光的空間掃描，掃描方式基本都是傳統(tǒng)的重復(fù)掃描系統(tǒng)，掃描路徑可重復(fù)、運(yùn)動(dòng)方式簡(jiǎn)單、可靠性較高。但存在產(chǎn)生盲點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，無論掃描持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，視場(chǎng)中的某些物體都會(huì)被遺漏。

而非重復(fù)掃描系統(tǒng)中激光照射的區(qū)域面積隨時(shí)間增大，那么覆蓋率隨時(shí)間推移而顯著提高，這樣的好處是可以探測(cè)視場(chǎng)中更多的細(xì)節(jié)。當(dāng)然也有其缺點(diǎn)，為了獲得更多細(xì)節(jié)，時(shí)間相應(yīng)會(huì)加長(zhǎng)。

3.1 伯努利雙紐線

3.1.1 簡(jiǎn)介

伯努利雙紐線，也稱雙紐線，關(guān)于它的描述首見于 1694 年，雅各布· 伯努利將其作為橢圓的一種類比來處理。設(shè)定線段 長(zhǎng)度為2a，若動(dòng)點(diǎn)M滿足 ，那么M的軌跡稱為伯努利雙紐線。

雙紐線是函數(shù)圖形，不僅體現(xiàn)了數(shù)學(xué)美的對(duì)稱、和諧、抽象、簡(jiǎn)潔、精確、統(tǒng)一、奇異、突變，同時(shí)也具有特殊的有價(jià)值的藝術(shù)美，是形成其它一些常見的漂亮圖案的基石，也是許多藝術(shù)家設(shè)計(jì)作品的主要幾何元素。

3.1.2 表達(dá)式

伯努利雙紐線直角坐標(biāo)方程（定線段=2a）：伯努利雙紐線直角坐標(biāo)方程伯努利雙紐線極坐標(biāo)方程：伯努利雙紐線極坐標(biāo)方程

3.1.3 圖像

theta = linspace（0，2*pi，10000）;

rho = （1.*cos（2*（theta）））.^（1/2）; %伯努利雙紐線

polar（theta，rho，‘b’）;

title（‘伯努利函數(shù)雙紐線——極坐標(biāo)’）;

3.2 伯努利雙紐線改進(jìn)型

從伯努利雙紐線得到啟發(fā)，只需對(duì)伯努利雙紐線的一些參數(shù)作必要的修改，使其周期是伯努利雙紐線周期的小數(shù)倍即可。需要注意的是cos（θ）的指數(shù)盡量為整數(shù)，否則FPGA實(shí)現(xiàn)比較困難。

rho = （A.*cos（K*theta）.^（P/2）;

x = rho.*cos（theta）;

y = rho.*sin（theta）;

保證P/2為正整數(shù)，更改K即可，可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行合理的參數(shù)選擇。以下為實(shí)際matlab仿真運(yùn)行圖像，可以看到圖像很漂亮、很舒心。

由上述伯努利改進(jìn)型函數(shù)rho = （A.cos（Ktheta）.^（P/2）的直角坐標(biāo)方程x = rho.*cos（theta）與y = rho.*sin（theta）得，直角坐標(biāo)系下x、y只需要兩個(gè)不同定值頻率的三角函數(shù)做乘積即可。所以只需要兩個(gè)Xlinx DDS IP進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，只需要根據(jù)頻率計(jì)算相位增量即可，具體可參考Xlinx DDS IP相關(guān)文章，本文檔不做說明。具體的FPGA實(shí)現(xiàn)波形如下所示：

編輯：jq