基于脉冲激光测距的汽车主动刹车技术研究

发布时间：2023-04-22 14:19

　　随着行车安全问题日益受到重视,基于实时测距的汽车主动刹车技术成为研究热点。针对现存车载测距刷新率较低的不足,本论文基于较高重复频率的脉冲激光测距法来实现汽车主动刹车技术。在设计了电路的基础上,以提高运动过程中激光测距精度为目的,着重研究了系统误差的修正和动态测距过程中的滤波算法。根据飞行时间TOF(Time of Flight)原理,本文设计并实现了脉冲激光测距系统,主要包括以下几部分:基于半导体激光二极管的发射模块、基于雪崩二极管的接收模块,主要包括放大电路和时刻鉴别电路、基于Boost升压原理的高压模块、基于FPGA+DSP的数据处理和控制模块以及其他传感器模块(用于采集行驶状态)。通过分析时刻鉴别法对测距精度的影响,重点研究了激光测距机的系统误差。通过理论分析、建立模型、拟合标定的步骤,分析了系统延时的规律,探究了产生系统延时的原因,对不同测距距离和障碍物特性下回波脉冲的强度变化进行了详细分析,根据实际测距数据,建立了回波脉宽与接收端系统延时关系的数学模型,提出了基于恒阈值检测法的漂移误差修正方法,从而建立了所测时间间隔和实际距离之间的标定方程,以此提升系统测距精度。针对动态测距...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 汽车主动刹车技术的国内外现状研究
        1.2.1 汽车主动刹车技术的研究现状
        1.2.2 汽车主动刹车技术的主要探测方式
    1.3 脉冲激光测距原理及研究现状
        1.3.1 脉冲激光测距原理
        1.3.2 脉冲激光测距国内外研究现状
        1.3.3 动态测距精度误差分析
    1.4 本文主要研究内容
2 系统硬件模块设计
    2.1 激光发射模块
        2.1.1 半导体激光二极管
        2.1.2 LD驱动电路
    2.2 激光接收模块
        2.2.1 APD光电探测器
        2.2.2 放大电路
        2.2.3 时刻鉴别
    2.3 高压模块
    2.4 数据处理和控制模块
        2.4.1 时间间隔测量方法
        2.4.2 测时芯片
        2.4.3 数字信号处理芯片
    2.5 其他传感器模块
        2.5.1 车速传感器
        2.5.2 倒车传感器
        2.5.3 方向传感器
    2.6 本章小结
3 系统误差建模分析与修正
    3.1 基于固定延时的系统误差修正
        3.1.1 系统延时分析
        3.1.2 系统延时标定实验
        3.1.3 基于最小二乘法的数据拟合
    3.2 基于变化延时的系统误差修正
    3.3 基于不同测距距离的系统延时分析
    3.4 基于障碍物特性的的系统延时分析
    3.5 基于恒阈值鉴别法的漂移误差修正
    3.6 本章小结
4 基于卡尔曼滤波的动态噪声处理
    4.1 常用数字滤波算法
        4.1.1 限幅滤波
        4.1.2 均值滤波
        4.1.3 中值滤波
        4.1.4 一阶滞后滤波
        4.1.5 滑动滤波
        4.1.6 复合滤波
    4.2 基于滑动均值滤波的相对速度计算方法
    4.3 基于卡尔曼滤波的距离数据修正
        4.3.1 卡尔曼滤波的简介
        4.3.2 基于卡尔曼滤波的测距模型
        4.3.3 静态测距实验
        4.3.4 动态测距实验
    4.4 本章小结
5 整车系统平台及实验分析
    5.1 整车系统平台介绍
    5.2 基于安全时间(TTC)的主动刹车模型
    5.3 汽车主动刹车算法设计及DSP实现
    5.4 实验与分析
        5.4.1 刹车距离实验
        5.4.2 系统主动刹车实验
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 本文主要创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录A
附录B



本文编号：3797808