發(fā)布時間：2017-06-26 15:00

  本文關鍵詞：基于脈沖激光測距的汽車主動防撞系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來隨著汽車在交通運輸與人員出行中的不斷普及,交通事故也成了人們生命財產(chǎn)安全的頭號殺手之一,為了盡可能地避免交通事故的發(fā)生,汽車主動防撞系統(tǒng)逐漸成為了行車安全領域的一個重點研究內(nèi)容。本論文旨在研究基于脈沖激光測距的汽車主動防撞系統(tǒng),在設計了基于SPL_LL90_3和AD500_9的脈沖激光器的基礎上,對防撞機制、誤差修正、虛警控制也做了詳細的研究。根據(jù)脈沖激光測距的原理,本論文設計了精度為0.0195m的脈沖激光測距機,并對每個模塊進行了實驗、給出了輸出波形,設計了汽車轉(zhuǎn)向測量模塊和汽車絕對速度測量模塊來采集汽車當前的行駛狀態(tài)供后續(xù)算法使用。隨后分析了測距機的作用距離、精度和誤差來源及其影響因素。在此基礎上,本論文分析了汽車的制動模型,確定了一種基于相對速度的防撞算法,并給出了報警和剎車安全距離的計算推導。結合汽車的運動模型,本文研究了幾種對距離和速度進行修正的方法,包括：數(shù)學形態(tài)學曲線擬合、基于最小二乘曲線擬合的距離速度修正、基于卡爾曼濾波的距離速度修正,并取得了良好的效果。最后,本文提出了一種角度差三光束探測的測距機安裝姿態(tài),在此基礎上分析了幾種會造成虛警的情況,并設計了相應的虛警控制算法,包括：坡道識別、非目標識別、轉(zhuǎn)彎避障虛警控制、變道虛警控制。經(jīng)過實驗,取得了良好的效果。
【關鍵詞】：脈沖激光測距 防撞模型 誤差修正 虛警控制
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6;TN247
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景和意義8
• 1.2 汽車主動防撞系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.1 汽車主動防撞系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 汽車防撞雷達的分類及比較9-10
• 1.2.3 脈沖激光測距的原理10-11
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容11-13
• 2 系統(tǒng)的硬件模塊設計13-31
• 2.1 激光發(fā)射電路13-16
• 2.1.1 半導體激光器13-15
• 2.1.2 驅(qū)動電路分析15-16
• 2.1.3 激光脈沖的時域分布特性16
• 2.2 激光接收電路16-24
• 2.2.1 雪崩光電二極管16-19
• 2.2.2 激光接收光學系統(tǒng)19
• 2.2.3 高壓偏置電路19-22
• 2.2.4 放大電路22-24
• 2.3 時刻鑒別電路24-25
• 2.4 時間間隔測量電路25-27
• 2.5 汽車轉(zhuǎn)向測量模塊27-28
• 2.6 汽車絕對速度測量模塊28-30
• 2.7 本章小結30-31
• 3 性能及誤差分析31-42
• 3.1 作用距離分析31-33
• 3.2 測距分辨率33
• 3.3 電路噪聲特性分析33-37
• 3.3.1 背景噪聲34
• 3.3.2 APD散彈噪聲34
• 3.3.3 熱噪聲34-35
• 3.3.4 放大器噪聲35
• 3.3.5 暗電流噪聲35-36
• 3.3.6 信噪比36
• 3.3.7 電路噪聲產(chǎn)生的測距誤差36-37
• 3.4 回波的時域展寬特性分析37-39
• 3.4.1 回波脈沖的建模分析37-38
• 3.4.2 時域展寬造成的誤差38-39
• 3.5 溫度對器件的影響39-41
• 3.5.1 溫度對AD500_9的影響39-40
• 3.5.2 溫度對三極管的影響40-41
• 3.6 本章小結41-42
• 4 基于相對速度的防撞機制42-62
• 4.1 原始數(shù)據(jù)標定42-44
• 4.2 基于相對速度的危險判別機制44-47
• 4.2.1 汽車制動過程分析44-45
• 4.2.2 汽車制動模型中制動距離的計算45-46
• 4.2.3 危險等級判定46-47
• 4.2.4 防撞系統(tǒng)可靠性的主要影響因素47
• 4.3 基于形態(tài)學去噪的差分平均求速度法47-51
• 4.3.1 基于中值濾波的噪點抑制48-49
• 4.3.2 基于數(shù)學形態(tài)學運算的曲線擬合法49-50
• 4.3.3 實驗結果50
• 4.3.4 基于差分平均法的相對速度50-51
• 4.4 基于最小二乘曲線擬合的距離和速度修正法51-55
• 4.4.1 以冪函數(shù)族為基的最小二乘擬合下的距離速度修正51-52
• 4.4.2 以正交函數(shù)族為基的最小二乘擬合下的距離速度修正52-54
• 4.4.3 實驗結果54-55
• 4.5 基于卡爾曼濾波的距離和速度修正法55-59
• 4.5.1 卡爾曼濾波器的基本原理55-56
• 4.5.2 卡爾曼濾波器數(shù)學表達式56-57
• 4.5.3 基于卡爾曼濾波的防撞系統(tǒng)模型57-58
• 4.5.4 實驗結果58-59
• 4.6 實驗分析59-61
• 4.7 本章小結61-62
• 5 虛警控制策略62-75
• 5.1 基于角度差三光束探測的坡道識別方法62-64
• 5.1.1 角度差三光束的激光測距機安裝姿態(tài)62-63
• 5.1.2 坡道識別63-64
• 5.2 基于Hausdorff距離的非目標物體識別方法64-65
• 5.3 轉(zhuǎn)彎避障時的虛警控制機制65-71
• 5.3.1 基于轉(zhuǎn)向傳感器的轉(zhuǎn)彎半徑求取65-69
• 5.3.2 轉(zhuǎn)彎避障模型69-70
• 5.3.3 防側翻約束條件70-71
• 5.4 變道時的虛警控制機制71-72
• 5.5 虛警控制實驗72-73
• 5.5.1 坡道識別實驗72
• 5.5.2 非目標識別實驗72-73
• 5.5.3 轉(zhuǎn)彎避障實驗73
• 5.5.4 變道實驗73
• 5.6 本章小結73-75
• 6 結論與展望75-77
• 6.1 本文工作總結75-76
• 6.2 本文主要創(chuàng)新點76
• 6.3 研究展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-81
• 附錄81

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