用于汽车防撞的高精度脉冲激光测距系统

发布时间：2017-08-13 16:42

  本文关键词：用于汽车防撞的高精度脉冲激光测距系统

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【摘要】：现今,汽车行驶的安全问题越来越受到重视,围绕智能交通的周边研究开始盛行,测距系统在智能交通中发挥着重要的作用,汽车上倒车雷达以及前置防撞等系统,都需精确测距。本文正是以汽车智能防撞为应用背景,研制出了高精度的脉冲激光测距系统。论文的工作重点在电路设计部分,主要设计实现了激光发射模块、回波接收模块、时间间隔测量模块和电源模块。在激光发射模块中,选用SPLPL90_3作为本系统的光源,并设计了其驱动电路的原理图和PCB,在PCB设计时,用Hyperlynx软件对关键信号进行仿真,以确保激光能量足够集中。最终得到脉宽为20ns、上升时间为8ns的脉冲激光。在回波接收模块中,选用雪崩光电二极管(APD)作为光电探测器件,并针对具体型号讨论了其最佳工作状态；设计了前置放大电路,电路采用三极管共射+共基的形式；再者,设计了两级级联的主放大器,其增益约为300倍,保证在最大作用距离处,放大后的回波信号处于饱和；最后,根据放大后的回波信号特点,选用了前沿时刻鉴别方法来鉴别回波时刻。在时间间隔测量模块中,实现了基于TDC-GP2的高精度测时模块及其控制模块。同时,自主设计了整个系统的电源板,确保供给各个模块的电压纹波小、噪声低。最后,搭建实验平台,采集数据并修正,分析了系统的误差来源。实验测得本系统最远作用距离可达150m以上,测距精度约为0.1m,满足汽车智能防撞的要求。
【关键词】：脉冲激光测距 前置放大器 主放大器 测距精度
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6;TN247
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 课题的研究背景7
• 1.2 测距体制的选择7-10
• 1.3 国内外对脉冲激光测距系统的研究状况10-11
• 1.4 论文的工作安排11-13
• 2 理论研究与系统设计13-18
• 2.1 测距系统的组成13-15
• 2.2 影响测量精度的主要因素15-16
• 2.3 系统结构设计16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 3 激光测距系统的硬件设计18-42
• 3.1 激光发射电路的设计18-25
• 3.1.1 光源的选择18-19
• 3.1.2 驱动电路的设计19-25
• 3.2 回波接收电路的设计25-40
• 3.2.1 回波接收电路的总体结构25-26
• 3.2.2 光电探测器26-31
• 3.2.3 低噪声高增益放大电路的设计31-37
• 3.2.4 时刻鉴别电路的设计37-40
• 3.3 本章小结40-42
• 4 控制处理板的设计42-55
• 4.1 时间间隔测量模块的设计42-51
• 4.1.1 方法概述42-47
• 4.1.2 基于TDC-GP2的高精度测时模块47-51
• 4.2 控制模块的设计51-54
• 4.2.1 硬件设计51-52
• 4.2.2 软件设计52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 5 电源板的设计与系统实验分析55-66
• 5.1 电源板的设计55-60
• 5.1.1 12V电压发生电路55-56
• 5.1.2 5V电源发生电路56-57
• 5.1.3 高压发生电路设计57-60
• 5.1.4 其他电压发生电路60
• 5.2 实验测量与数据处理60-65
• 5.2.1 实验测量61-64
• 5.2.2 误差来源分析64-65
• 5.3 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 附录72

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本文编号：668330