本文關(guān)鍵詞：用于汽車防撞的高精度脈沖激光測距系統(tǒng)

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【摘要】：現(xiàn)今,汽車行駛的安全問題越來越受到重視,圍繞智能交通的周邊研究開始盛行,測距系統(tǒng)在智能交通中發(fā)揮著重要的作用,汽車上倒車?yán)走_(dá)以及前置防撞等系統(tǒng),都需精確測距。本文正是以汽車智能防撞為應(yīng)用背景,研制出了高精度的脈沖激光測距系統(tǒng)。論文的工作重點(diǎn)在電路設(shè)計(jì)部分,主要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了激光發(fā)射模塊、回波接收模塊、時(shí)間間隔測量模塊和電源模塊。在激光發(fā)射模塊中,選用SPLPL90_3作為本系統(tǒng)的光源,并設(shè)計(jì)了其驅(qū)動(dòng)電路的原理圖和PCB,在PCB設(shè)計(jì)時(shí),用Hyperlynx軟件對(duì)關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行仿真,以確保激光能量足夠集中。最終得到脈寬為20ns、上升時(shí)間為8ns的脈沖激光。在回波接收模塊中,選用雪崩光電二極管(APD)作為光電探測器件,并針對(duì)具體型號(hào)討論了其最佳工作狀態(tài)；設(shè)計(jì)了前置放大電路,電路采用三極管共射+共基的形式；再者,設(shè)計(jì)了兩級(jí)級(jí)聯(lián)的主放大器,其增益約為300倍,保證在最大作用距離處,放大后的回波信號(hào)處于飽和；最后,根據(jù)放大后的回波信號(hào)特點(diǎn),選用了前沿時(shí)刻鑒別方法來鑒別回波時(shí)刻。在時(shí)間間隔測量模塊中,實(shí)現(xiàn)了基于TDC-GP2的高精度測時(shí)模塊及其控制模塊。同時(shí),自主設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的電源板,確保供給各個(gè)模塊的電壓紋波小、噪聲低。最后,搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采集數(shù)據(jù)并修正,分析了系統(tǒng)的誤差來源。實(shí)驗(yàn)測得本系統(tǒng)最遠(yuǎn)作用距離可達(dá)150m以上,測距精度約為0.1m,滿足汽車智能防撞的要求。
【關(guān)鍵詞】：脈沖激光測距 前置放大器 主放大器 測距精度
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.6;TN247
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-13
• 1.1 課題的研究背景7
• 1.2 測距體制的選擇7-10
• 1.3 國內(nèi)外對(duì)脈沖激光測距系統(tǒng)的研究狀況10-11
• 1.4 論文的工作安排11-13
• 2 理論研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)13-18
• 2.1 測距系統(tǒng)的組成13-15
• 2.2 影響測量精度的主要因素15-16
• 2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-17
• 2.4 本章小結(jié)17-18
• 3 激光測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)18-42
• 3.1 激光發(fā)射電路的設(shè)計(jì)18-25
• 3.1.1 光源的選擇18-19
• 3.1.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)19-25
• 3.2 回波接收電路的設(shè)計(jì)25-40
• 3.2.1 回波接收電路的總體結(jié)構(gòu)25-26
• 3.2.2 光電探測器26-31
• 3.2.3 低噪聲高增益放大電路的設(shè)計(jì)31-37
• 3.2.4 時(shí)刻鑒別電路的設(shè)計(jì)37-40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 4 控制處理板的設(shè)計(jì)42-55
• 4.1 時(shí)間間隔測量模塊的設(shè)計(jì)42-51
• 4.1.1 方法概述42-47
• 4.1.2 基于TDC-GP2的高精度測時(shí)模塊47-51
• 4.2 控制模塊的設(shè)計(jì)51-54
• 4.2.1 硬件設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.2 軟件設(shè)計(jì)52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 5 電源板的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析55-66
• 5.1 電源板的設(shè)計(jì)55-60
• 5.1.1 12V電壓發(fā)生電路55-56
• 5.1.2 5V電源發(fā)生電路56-57
• 5.1.3 高壓發(fā)生電路設(shè)計(jì)57-60
• 5.1.4 其他電壓發(fā)生電路60
• 5.2 實(shí)驗(yàn)測量與數(shù)據(jù)處理60-65
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)測量61-64
• 5.2.2 誤差來源分析64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 6 總結(jié)與展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 附錄72

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