基于半导体激光器的脉冲式激光雷达测距系统的研究
发布时间：2022-02-18 15:17
随着社会与经济的不断发展与进步,自动驾驶的时代也正加速到来,无人驾驶技术成为当前汽车领域的发展趋势。而激光雷达作为一种主动式传感器,因其具有精度高、抗干扰性强、稳定且对周围环境适应性强等特点,所以非常适合在室外场合使用。与毫米波雷达、摄像头等其他传感器相比,激光雷达在障碍探测以及三维重建方面也具有明显的优势。但因激光雷达成本高、体积大等问题,使其难以运用到私人汽车上来,车企无法接受,车主也无法负担。所以研究低成本、集成度高和测量精度高的激光雷达测距系统对无人驾驶车的发展具有一定的意义。分析了不同的测距方法,结合实际情况,设计了低成本、集成度高和测量精度高的激光雷达测距系统。主要研究工作如下:（1）研究了脉冲式测距原理和相位式测距原理,对比分析各自的优劣势,根据实际的应用要求,综合考虑选择了脉冲式测距方案。（2）完成了整体激光测距系统电路设计,包括:测距系统单元电路设计（发射单元电路、信号处理电路、A/D转换与微控制器最小系统选用等）。根据所选的脉冲式测距方法,研究了发射功率与接收功率之间的关系,选择了合适的光源与光电探测器。选用了波长为905nm的SPL LL903
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文的主要研究内容
2 激光雷达技术
2.1 激光雷达测距原理
2.1.1 相位式激光测距
2.1.2 脉冲式激光测距
2.1.3 测距方法的选择
2.2 车载激光雷达工作原理
3 激光雷达测距系统总体设计
3.1 总体设计方案
3.2 发射功率与接收功率关系
3.3 半导体激光器
3.3.1 激光器工作原理
3.3.2 激光器选型
3.4 光电探测器件
3.4.1 光电探测器工作原理
3.4.2 光电探测器选型
3.5 光学扫描器的扫描方式
3.6 信号处理及主处理系统
4 测距系统单元电路设计
4.1 发射单元电路设计
4.2 信号处理电路设计
4.2.1 前置放大电路设计
4.2.2 主放大电路设计
4.3 A/D转换与微控制器最小系统选用
4.3.1 A/D转换器
4.3.2 微控制器(MCU)最小系统的选用
4.3.3 基于FPGA时间间隔测量电路设计
5 系统搭建与实现
5.1 系统搭建的设计思路
5.2 实验平台
6 实验与数据分析
6.1 激光雷达主要参数
6.2 实验数据分析
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]相位式激光测距研究[J]. 郑伟佳,余晓宏,刘伟慈. 科技经济导刊. 2018(07)
[2]大功率激光器及其发展[J]. 王狮凌,房丰洲. 激光与光电子学进展. 2017(09)
[3]无人驾驶汽车研究综述与发展展望[J]. 潘福全,亓荣杰,张璇,张丽霞. 科技创新与应用. 2017(02)
[4]基于激光三角测距法的激光雷达原理综述[J]. 周俞辰. 电子技术与软件工程. 2016(19)
[5]多扫描周期摆镜伺服系统设计与实现[J]. 王志林,杨帆,蒋砾,罗志斌,朱光明. 红外技术. 2016(01)
[6]激光测距中数字鉴相器的设计[J]. 赵中民,习友宝. 激光与红外. 2015(02)
[7]激光大气传输特性仿真及对激光测距的影响[J]. 赵少卿,张雏. 激光与光电子学进展. 2013(11)
[8]激光测距技术探究[J]. 李秀华,庄新,宋立明. 长春工程学院学报(自然科学版). 2012(04)
[9]激光测距方法探讨[J]. 肖彬. 地理空间信息. 2010(04)
[10]用于脉冲激光精密测距的半导体激光光源[J]. 韩鹏程,赵长明,纪荣祎,任学成. 光学技术. 2010(02)
博士论文
[1]脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 胡春生.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]无人驾驶车测距激光雷达系统设计[D]. 蒋猛.西安理工大学 2019
[2]基于MEMS扫描振镜的激光雷达的研究[D]. 温少聪.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) 2018
[3]基于激光雷达的无人驾驶汽车自主寻迹研究[D]. 王文宇.长安大学 2018
[4]10位高速异步逐次逼近型A/D转换器设计研究[D]. 赵宏亮.西安电子科技大学 2017
[5]基于车载多激光雷达的地图构建与障碍物检测[D]. 林辉.浙江大学 2017
[6]车载激光雷达系统设计与实验研究[D]. 董士军.南京理工大学 2017
[7]基于自触发原理的脉冲式激光雷达测距系统研究[D]. 花晓峰.北京工业大学 2015
[8]脉冲式半导体激光测距系统的设计[D]. 刘相宏.内蒙古大学 2014
[9]机载激光雷达系统初步方案研究[D]. 钟棉卿.西安科技大学 2012
[10]便携式脉冲激光测距仪的研制[D]. 吴应明.西安电子科技大学 2009
本文编号：3631067
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文的主要研究内容
2 激光雷达技术
2.1 激光雷达测距原理
2.1.1 相位式激光测距
2.1.2 脉冲式激光测距
2.1.3 测距方法的选择
2.2 车载激光雷达工作原理
3 激光雷达测距系统总体设计
3.1 总体设计方案
3.2 发射功率与接收功率关系
3.3 半导体激光器
3.3.1 激光器工作原理
3.3.2 激光器选型
3.4 光电探测器件
3.4.1 光电探测器工作原理
3.4.2 光电探测器选型
3.5 光学扫描器的扫描方式
3.6 信号处理及主处理系统
4 测距系统单元电路设计
4.1 发射单元电路设计
4.2 信号处理电路设计
4.2.1 前置放大电路设计
4.2.2 主放大电路设计
4.3 A/D转换与微控制器最小系统选用
4.3.1 A/D转换器
4.3.2 微控制器(MCU)最小系统的选用
4.3.3 基于FPGA时间间隔测量电路设计
5 系统搭建与实现
5.1 系统搭建的设计思路
5.2 实验平台
6 实验与数据分析
6.1 激光雷达主要参数
6.2 实验数据分析
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]相位式激光测距研究[J]. 郑伟佳,余晓宏,刘伟慈. 科技经济导刊. 2018(07)
[2]大功率激光器及其发展[J]. 王狮凌,房丰洲. 激光与光电子学进展. 2017(09)
[3]无人驾驶汽车研究综述与发展展望[J]. 潘福全,亓荣杰,张璇,张丽霞. 科技创新与应用. 2017(02)
[4]基于激光三角测距法的激光雷达原理综述[J]. 周俞辰. 电子技术与软件工程. 2016(19)
[5]多扫描周期摆镜伺服系统设计与实现[J]. 王志林,杨帆,蒋砾,罗志斌,朱光明. 红外技术. 2016(01)
[6]激光测距中数字鉴相器的设计[J]. 赵中民,习友宝. 激光与红外. 2015(02)
[7]激光大气传输特性仿真及对激光测距的影响[J]. 赵少卿,张雏. 激光与光电子学进展. 2013(11)
[8]激光测距技术探究[J]. 李秀华,庄新,宋立明. 长春工程学院学报(自然科学版). 2012(04)
[9]激光测距方法探讨[J]. 肖彬. 地理空间信息. 2010(04)
[10]用于脉冲激光精密测距的半导体激光光源[J]. 韩鹏程,赵长明,纪荣祎,任学成. 光学技术. 2010(02)
博士论文
[1]脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 胡春生.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]无人驾驶车测距激光雷达系统设计[D]. 蒋猛.西安理工大学 2019
[2]基于MEMS扫描振镜的激光雷达的研究[D]. 温少聪.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) 2018
[3]基于激光雷达的无人驾驶汽车自主寻迹研究[D]. 王文宇.长安大学 2018
[4]10位高速异步逐次逼近型A/D转换器设计研究[D]. 赵宏亮.西安电子科技大学 2017
[5]基于车载多激光雷达的地图构建与障碍物检测[D]. 林辉.浙江大学 2017
[6]车载激光雷达系统设计与实验研究[D]. 董士军.南京理工大学 2017
[7]基于自触发原理的脉冲式激光雷达测距系统研究[D]. 花晓峰.北京工业大学 2015
[8]脉冲式半导体激光测距系统的设计[D]. 刘相宏.内蒙古大学 2014
[9]机载激光雷达系统初步方案研究[D]. 钟棉卿.西安科技大学 2012
[10]便携式脉冲激光测距仪的研制[D]. 吴应明.西安电子科技大学 2009
本文编号：3631067
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