题目：水下激光三维测距成像中弱信号的采集与处理

水下激光三维测距成像技术是根据大气环境中的激光成像雷达提出来的，它通过脉冲激光在视场内对目标进行逐点扫描测距来完成目标的三维信息重构。本文根据水下激光三维测距成像系统的需求，设计和实现了一种水下激光回波信号采集与处理系统。针对激光脉冲脉宽窄、水下水体后向散射严重等特殊问题，在硬件设计上提出了采用VGA+FADC+FPGA+MCU的数据采集方案。VGA（Variable Gain Amplifier）即可变增益放大电路，负责抑制水体后向散射，同时放大目标回波信号；高速ADC负责窄脉冲激光回波信号的快速数字化；FPGA集成了FIFO、双口RAM以及时序控制等模块，主要负责高速数据的缓存；MCU（Micro Controller Unit），即单片机电路则负责完成数据串口传输和系统控制任务。在软件设计上，着重讨论了单片机与上位机（PC）的串口通信以及上位机数据回收和波形显示程序的编写，并通过联机调试验证了整个数据采集系统设计的正确性；在数据处理方面，针对水下激光回波信号信噪比极低、水体后向散射和目标激光回波信号频带差异较大这些情况，采用窗函数法设计和实现了一种FIR高通数字滤波器，并对水下远、近目标激光回波信号模拟波形进行了仿真滤波处理；最后分析了整个数据采集系统和信号处理算法方面的不足，得出了一些有意义的经验和结论，为课题的进一步深入研究奠定了一定的基础。