怎么利用DDS IP实现非重复扫描系统

一个不容忽视的现实是：很多时候，我们穿衣服时第一道扣子扣错了，却总在扣最后一道扣子的时候才发现。衣服的扣子扣错了，大不了再扣一遍，但人生的扣子一旦扣错了，是无法重来一次的。

利用DDS IP实现非重复扫描系统

1 DDS技术简介随着电子技术的不断发展，传统的频率合成技术逐渐不能满足人们对于频率转换速度、频率分辨率等方面的追求，直接数字频率合成技术应运而生。

直接数字频率合成技术（DDS） 是把一系列数据量形式的信号通过D／A转换器转换成模拟量形式的信号合成技术。DDS具有很多优点，比如：频率转换快、频率分辨率高、相位连续、低功耗、低成本与控制方便。

DDS技术满足了人们对于速度稳定性的需求，但是在一些控制较为复杂的系统中，DDS专用芯片不能很好的贴合要求。利用现场可编程门阵列（FPGA）实现DDS具有很大的灵活性，基本能满足现在通信系统的使用要求。

2 DDS IP使用说明

基于FPGA的DDS设计方案

3 非重复扫描系统激光雷达常用机械振镜或者MEMS振镜进行激光的空间扫描，扫描方式基本都是传统的重复扫描系统，扫描路径可重复、运动方式简单、可靠性较高。但存在产生盲点的风险，无论扫描持续多长时间，视场中的某些物体都会被遗漏。

而非重复扫描系统中激光照射的区域面积随时间增大，那么覆盖率随时间推移而显著提高，这样的好处是可以探测视场中更多的细节。当然也有其缺点，为了获得更多细节，时间相应会加长。

3.1 伯努利双纽线

3.1.1 简介

伯努利双纽线，也称双纽线，关于它的描述首见于 1694 年，雅各布· 伯努利将其作为椭圆的一种类比来处理。设定线段 长度为2a，若动点M满足 ，那么M的轨迹称为伯努利双纽线。

双纽线是函数图形，不仅体现了数学美的对称、和谐、抽象、简洁、精确、统一、奇异、突变，同时也具有特殊的有价值的艺术美，是形成其它一些常见的漂亮图案的基石，也是许多艺术家设计作品的主要几何元素。

3.1.2 表达式

伯努利双纽线直角坐标方程（定线段=2a）：伯努利双纽线直角坐标方程伯努利双纽线极坐标方程：伯努利双纽线极坐标方程

3.1.3 图像

theta = linspace（0，2*pi，10000）;

rho = （1.*cos（2*（theta）））.^（1/2）; %伯努利双纽线

polar（theta，rho，‘b’）;

title（‘伯努利函数双纽线——极坐标’）;

3.2 伯努利双纽线改进型

从伯努利双纽线得到启发，只需对伯努利双纽线的一些参数作必要的修改，使其周期是伯努利双纽线周期的小数倍即可。需要注意的是cos（θ）的指数尽量为整数，否则FPGA实现比较困难。

rho = （A.*cos（K*theta）.^（P/2）;

x = rho.*cos（theta）;

y = rho.*sin（theta）;

保证P/2为正整数，更改K即可，可以根据自己的设计要求进行合理的参数选择。以下为实际matlab仿真运行图像，可以看到图像很漂亮、很舒心。

由上述伯努利改进型函数rho = （A.cos（Ktheta）.^（P/2）的直角坐标方程x = rho.*cos（theta）与y = rho.*sin（theta）得，直角坐标系下x、y只需要两个不同定值频率的三角函数做乘积即可。所以只需要两个Xlinx DDS IP进行实现，只需要根据频率计算相位增量即可，具体可参考Xlinx DDS IP相关文章，本文档不做说明。具体的FPGA实现波形如下所示：

编辑：jq