车载三维成像激光雷达系统研究

发布时间：2017-09-27 01:16

  本文关键词：车载三维成像激光雷达系统研究

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【摘要】：目前,激光雷达不仅在军事上起到了重要的作用,而且发挥其测程大、精度高、反应速度快、可靠性高等优点,在商业领域应用越来越广,发展越来越迅速,具有较高的实用价值和商业价值。车载三维成像激光雷达采用脉冲式测量原理,能够装载在车辆上实现距离测量、三维地图绘制、自动导航与无人驾驶等功能,是激光雷达的前沿性应用。本文对车载三维成像激光雷达系统进行了有理论深度和实际应用价值的研究,并考虑了车载环境和实际应用需求,设计出了一款满足实际要求的激光雷达。本文的主要研究内容由以下几部分构成:首先,详细设计和分析了车载三维成像激光雷达的系统构成原理,并给出预期指标要求,选取满足系统需求的激光器和光电探测器。其次,根据整体系统结构和所选取的激光器和探测的匹配要求,确定了发射光学系统和接收光学系统的参数要求,利用ZEMAX软件完成了两部分光学系统的设计优化与性能分析,保证所设计两部分光学系统结构简单,满足系统目标要求。再次,对车载三维成像激光雷达的控制电路系统部分进行了总体设计和各部分电路功能划分,在此基础之上,对激光器驱动电路部分、信号接收电路部分和信号处理电路部分进行了详细设计和分析,从而构成完整的控制电路系统部分。最后,对系统的主要误差来源进行了详细说明,具体分析了APD电路的噪声误差,激光脉冲引起的误差、系统延迟,时间测量单元误差和器件响应及电路延迟引起的误差等。
【关键词】：激光雷达 激光器 光学系统 电路设计
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.98
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究的目的意义8-9
• 1.2 激光雷达的发展现状9-14
• 1.2.1 国外激光雷达研究现状9-12
• 1.2.2 国内激光雷达研究现状12-14
• 1.2.3 车载激光雷达技术14
• 1.3 国内外现状简析14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 激光雷达工作原理及方案设计16-23
• 2.1 激光雷达的工作原理16-18
• 2.1.1 脉冲式激光雷达工作原理17
• 2.1.2 相位式激光雷达工作原理17-18
• 2.1.3 其他激光雷达工作原理18
• 2.2 总体方案设计18-20
• 2.3 器件选取20-22
• 2.3.1 激光器的选取20-21
• 2.3.2 光电探测器的选取21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 光学系统设计23-44
• 3.1 发射光学系统设计23-32
• 3.1.1 发射光学系统参数选取23-27
• 3.1.2 发射光学系统的设计及性能分析27-31
• 3.1.3 发射光学系统发散角的研究31-32
• 3.2 接收光学系统设计32-43
• 3.2.1 接收光学系统的参数选取32-33
• 3.2.2 接收光学系统的的设计及性能分析33-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第4章APD信号处理电路系统设计与分析44-56
• 4.1 控制电路系统设计44
• 4.2 激光器驱动电路设计44-50
• 4.2.1 驱动电路原理44-48
• 4.2.2 驱动电路工作方式48-50
• 4.3 APD信号接收电路50-51
• 4.4 信号处理电路设计51-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 系统误差分析56-59
• 5.1 APD电路噪声误差56-57
• 5.2 激光脉冲引起的误差57
• 5.3 时间测量单元误差57-58
• 5.4 器件响应时间及电路延迟引起的误差58
• 5.5 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果65-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 吕冰;钟若飞;王嘉楠;;车载移动激光扫描测量产品综述[J];测绘与空间地理信息;2012年06期

2 彭孝祥;张兴敢;;一种改进的脉冲式激光测距仪的设计[J];电子测量技术;2008年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张乐;激光雷达发射和接收光学系统研究[D];国防科学技术大学;2004年

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本文编号：926818