基于LiFi通信技术的旋转式激光雷达研制

发布时间：2021-05-23 13:41

　　旋转式激光雷达（LiDAR,Light Detection and Ranging）是一种集激光技术、雷达技术和光机电一体化技术于一体的主动式探测技术,已成为获取空间三维数据的一种重要技术手段。旋转式激光雷达具有探测范围广、精度高、速度快、稳定性好等优点,在军事、汽车、SLAM（Simultaneous Localization And Mapping）建图、火灾救援、无人机避障与路径规划以及煤矿下巷道变形监测等领域具有重要应用价值。本文在详细剖析传统旋转式激光雷达系统组成和关键技术的基础上,主要从旋转式激光雷达的数据传输方式、旋转实现方式、控制器编程方式等方面进行改进:首先,针对传统旋转式激光雷达系统旋转部分与固定部分之间采用电刷通信导致的寿命低、转速慢的问题,提出了替代传统电刷的基于LiFi（LightFidelity）的全双工无线通信系统进行旋转式激光雷达旋转部分与固定部分间的数据传输。其次,根据旋转式激光雷达的测量距离和测量速度需要,选择了合适的激光测距传感器;同时,为了解决旋转部分供电问题,设计了无线供电模块,并根据旋转式激光雷达的特点设计了中空式的永磁式无刷电机,来实现旋转... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 旋转式激光雷达国内外研究现状
        1.2.1 气象与大气环境探测旋转式激光雷达
        1.2.2 陆地、海洋和森林探测旋转式激光雷达
        1.2.3 军用旋转式激光雷达
        1.2.4 商用旋转式激光雷达
    1.3 旋转式激光雷达关键技术分析
    1.4 LiFi通信技术概述
    1.5 论文主要研究内容和章节安排
2. LiFi全双工无线通信系统设计
    2.1 LiFi通信技术在旋转式激光雷达中的应用
    2.2 LiFi全双工无线通信系统组成
    2.3 LiFi全双工无线通信系统通信原理
    2.4 发射电路设计
        2.4.1 LED发光机理
        2.4.2 发射电路设计
    2.5 接收电路设计
        2.5.1 光电二极管
        2.5.2 PIN光电二极管感光原理
        2.5.3 接收电路设计
    2.6 系统误码率分析
    2.7 LiFi全双工无线通信系统测试程序设计
        2.7.1 LabVIEW for STM32编程环境
        2.7.2 LiFi全双工无线通信系统通信测试程序设计
    2.8 LiFi全双工无线通信系统通信测试
    2.9 本章小结
3. 旋转式激光雷达系统组成与程序设计
    3.1 激光测距传感器
        3.1.1 FS010技术参数
        3.1.2 外形尺寸与接口定义
        3.1.3 通信协议与数据格式
    3.2 无线供电模块
    3.3 永磁式无刷电机
        3.3.1 永磁式无刷电机介绍
        3.3.2 永磁无刷电机驱动
    3.4 系统程序设计
        3.4.1 旋转部分控制器程序
        3.4.2 固定部分控制器程序
    3.5 机壳结构设计
    3.6 旋转式激光雷达扫描测试
        3.6.1 上位机软件介绍
        3.6.2 旋转式激光雷达扫描测试
        3.6.3 误差分析
    3.7 本章小结
4. 工程应用案例
    4.1 SIFT算法简介
    4.2 图像特征匹配
    4.3 SIFT特征点提取
    4.4 SIFT提升算法研究
    4.5 基于旋转激光雷达和SIFI算子的人体轮廓识别
    4.6 本章小结
5. 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及攻读学位期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Processing软件在辅助教学中的应用[J]. 蒋寅军,邹良浩.  软件导刊. 2016(08)
[2]机载激光雷达测深技术与应用研究进展[J]. 秦海明,王成,习晓环,聂胜.  遥感技术与应用. 2016(04)
[3]基于白光LED可见光通信的音频传输系统[J]. 李志全,谢锐杰,王聪,刘同磊,李文超,顾而丹,牛力勇.  发光学报. 2016(07)
[4]对流层气溶胶和水汽的车载激光雷达系统的探测[J]. 吕炜煜,苑克娥,魏旭,刘李辉,王邦新,吴德成,胡顺星,王建国,马振富.  红外与激光工程. 2016(03)
[5]激光雷达应用技术研究进展[J]. 刘斌,张军,鲁敏,滕书华,马燕新,张文广.  激光与红外. 2015(02)
[6]多层激光雷达在无人驾驶车中的环境感知[J]. 段建民,郑凯华,周俊静.  北京工业大学学报. 2014(12)
[7]激光雷达的应用及发展趋势[J]. 赵一鸣,李艳华,商雅楠,李静,于勇,李凉海.  遥测遥控. 2014(05)
[8]雷达技术发展规律和宏观趋势分析[J]. 杨建宇.  雷达学报. 2012(01)
[9]高精度激光脉冲测距技术[J]. 李密,宋影松,虞静,李春领,唐丹.  红外与激光工程. 2011(08)
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硕士论文
[1]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
[2]LED光通信调制解调技术研究[D]. 商红梅.电子科技大学 2016
[3]基于SIFT的局部不变特征研究[D]. 滕日.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[4]基于SIFT的人脸识别算法研究与实现[D]. 范继辉.河南理工大学 2016
[5]基于激光的旋转件参数高速传输方法研究[D]. 赖小皇.南京航空航天大学 2016
[6]室内高速可调光VLC通信技术研究[D]. 朱庆炜.北京理工大学 2016
[7]基于SIFT特征的人脸表情识别研究[D]. 张晓明.南京邮电大学 2014
[8]应用于汽车主动安全的三维激光雷达研究[D]. 李晓宇.长春理工大学 2014
[9]目标识别系统中光电探测器频率均衡电路[D]. 张秦菲.西安电子科技大学 2013
[10]激光雷达测距新方法研究[D]. 尹圣宝.浙江大学 2006



本文编号：3202627