隨著我國汽車數(shù)量的增長,交通安全問題成為威脅生命和財(cái)產(chǎn)的主要問題之一。研究汽車主動(dòng)防撞技術(shù)對減少交通事故有重要意義。車載激光雷達(dá)是為主動(dòng)防撞提供判斷依據(jù)的核心傳感器,其測距精度是決定雷達(dá)性能的關(guān)鍵因素。本文以汽車主動(dòng)防撞為應(yīng)用背景,采用脈沖測距為車載激光雷達(dá)的測距方式,分析了影響測距精度的主要因素,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了包括激光發(fā)射、溫度控制、激光接收、時(shí)刻鑒別、計(jì)時(shí)與控制等模塊在內(nèi)的高精度車載激光雷達(dá)。設(shè)計(jì)了高重頻的窄脈沖激光發(fā)射電路使發(fā)射能量集中,采用光電探測器接收障礙物表面折返的激光回波信號并設(shè)計(jì)了低噪聲高增益的回波放大電路。設(shè)計(jì)了溫度控制電路,使系統(tǒng)處于最佳工作溫度,提升其穩(wěn)定性。根據(jù)回波信號的衰減和展寬特性,建立了回波脈沖時(shí)域分布模型,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了新的雙通道時(shí)刻鑒別電路,提升鑒別精度。采用TDC-GP2進(jìn)行高分辨率的激光飛行時(shí)間間隔測量,通過FPGA將測得時(shí)間換算成障礙物距離,傳輸?shù)胶罄m(xù)機(jī)構(gòu)為主動(dòng)防撞提供判斷依據(jù)。針對傳統(tǒng)機(jī)械式掃描部件體積大、功耗高、掃描方式單一等問題,提出了基于液晶相控陣的電控編程掃描方式,在此基礎(chǔ)上開發(fā)了對道路環(huán)境進(jìn)行二維掃描的算法,并分析了實(shí)際掃描效果,實(shí)現(xiàn)... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SAE（國際汽車工程學(xué)會(huì)）提出的五級自動(dòng)駕駛分級方案

1緒論碩士學(xué)位論文2雷達(dá)系統(tǒng)，奔馳、沃爾沃等整車公司也在其汽車上搭載了防撞雷達(dá)。沃爾沃在其旗下多款車型上配置了CitySafety城市安全系統(tǒng)，采用毫米波、激光、攝像頭多傳感器融合的方式進(jìn)行探測，能夠自行啟動(dòng)，并在50km/h以內(nèi)的車速下進(jìn)行主動(dòng)防撞避讓[6]。奔馳也在其旗下高配車型中配置了防撞雷達(dá)，主要采用攝像頭進(jìn)行探測，能夠?qū)崿F(xiàn)較高車速下的主動(dòng)防撞[7]。圖1.2沃爾沃citysafety系統(tǒng)中部分探測器示意圖國外在汽車防撞雷達(dá)領(lǐng)域的研究起步較早，已有較為成熟的技術(shù)和產(chǎn)品。在國內(nèi)，汽車主動(dòng)防撞雷達(dá)仍處于研究和實(shí)驗(yàn)階段。電子科技大學(xué)付炎松碩士在課題組的幫助下設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了24GHz頻段下FMCW毫米波近程汽車防撞雷達(dá)[8]；長安大學(xué)陳盼碩士提出基于雙目立體視覺的無人車行駛障礙物定位跟蹤方法，能夠主動(dòng)地進(jìn)行避障和行駛路徑規(guī)劃[9]；吉林大學(xué)崔熠明碩士針對車載激光雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)并制作了一套激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集硬件平臺(tái)，能夠進(jìn)行道路狀況判斷并將報(bào)警信號傳遞給駕駛員從而避免碰撞[10]。根據(jù)上述介紹可知，汽車主動(dòng)防撞系統(tǒng)由環(huán)境感知、智能決策和對車輛的控制等關(guān)鍵部分組成，其中實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知的雷達(dá)是汽車防撞系統(tǒng)中進(jìn)行探測的核心傳感器件，能夠獲取周圍障礙物的距離和相對速度等信息，為后續(xù)判斷提供依據(jù)[11]。較為常見的汽車主動(dòng)防撞探測方式有毫米波、視頻圖像和激光探測。近年來激光技術(shù)不斷發(fā)展，激光由于其單色性好、能量集中、發(fā)散角孝穿透力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)常用于雷達(dá)探測，采用激光探測的方式進(jìn)行車載防撞雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有精度高、方向性強(qiáng)、分辨率高的優(yōu)勢，成為車載雷達(dá)發(fā)展的一個(gè)重要方向[12]。因此，車載激光雷達(dá)成為了汽車防撞領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。1.3車載激光雷達(dá)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前市?

碩士學(xué)位論文用于汽車主動(dòng)防撞的激光雷達(dá)研究3IBEO為例，其生產(chǎn)的激光雷達(dá)主流產(chǎn)品為LUX4和LUX8，采用內(nèi)部機(jī)械旋轉(zhuǎn)的方式來繪制車輛周圍的環(huán)境圖景。圖1.3所示為LUX4，擁有智能分辨率，全天候等能力，采用905nm波段絕對安全的1等級激光，探測距離為0.3m-200m，測距精度10cm，可以支持車輛實(shí)現(xiàn)AEB(自動(dòng)緊急剎車)、預(yù)碰撞處理、低速防碰撞等功能[14]。圖1.3IBEO激光雷達(dá)產(chǎn)品LUX4我國對車載激光雷達(dá)的研究起步比較晚，還沒有研制出能夠大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品，但正處于高速發(fā)展階段�，F(xiàn)有車載激光雷達(dá)系統(tǒng)主要采用激光測距的方式來進(jìn)行探測[12]，以障礙物的距離信息作為防撞判斷依據(jù)，國內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)對激光測距系統(tǒng)的測距體制、測距精度、激光特性等內(nèi)容進(jìn)行了深入研究。針對激光測距系統(tǒng)的測距體制，DanWang等人采用脈沖測距體制設(shè)計(jì)了激光測距系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)測距范圍200m內(nèi)，測距誤差低于0.175%[15]；吉寧可等人提出一種相位差測頻法調(diào)頻連續(xù)波激光測距技術(shù)，通過頻率線性調(diào)制的等光頻間隔重采樣的發(fā)射信號與回波信號之間的相位差來計(jì)算出待測目標(biāo)距離信息[16]；廖磊等人通過帶通濾波器產(chǎn)生兩個(gè)波長差一定的單波長并將其合成，設(shè)計(jì)了一種基于合成波長的飛秒級激光外差干涉測距方法[17]。針對激光測距系統(tǒng)的測距精度，JinXiao通過連續(xù)小波變換的方法對激光測距中前沿時(shí)刻鑒別的漂移誤差進(jìn)行補(bǔ)償，設(shè)計(jì)了高精度的脈沖激光測距儀[18]；ChenZhibin等人提出一種不增加FPGA工作時(shí)鐘頻率的前提下，采用FPGA內(nèi)部延遲線測量計(jì)數(shù)時(shí)鐘間隔誤差，并通過TDC-GP21芯片測量延遲電路的固定延遲誤差，最后通過外部延遲電路進(jìn)行延遲誤差補(bǔ)償，能夠提升測距精度至±0.15m以內(nèi)[19]；周玉蛟等人對比了電荷靈敏放大、集成運(yùn)放放大和分立元件放大三種回波信號放大方式的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]自動(dòng)駕駛汽車傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)分析[J]. 黃偉.  信息通信技術(shù)與政策. 2018(08)
[2]汽車安全性研究[J]. 劉毅坤.  汽車實(shí)用技術(shù). 2018(15)
[3]基于相位差測頻的調(diào)頻連續(xù)波激光測距技術(shù)[J]. 吉寧可,張福民,曲興華,張桐,張鐵犁,劉曉旭,謝陽.  中國激光. 2018(11)
[4]主動(dòng)防撞預(yù)警系統(tǒng)概述[J]. 李文娜.  時(shí)代汽車. 2018(05)
[5]汽車安全技術(shù)發(fā)展的研究分析[J]. 趙其吉.  汽車實(shí)用技術(shù). 2018(05)
[6]單光子激光測距的漂移誤差理論模型及補(bǔ)償方法[J]. 黃科,李松,馬躍,田昕,周輝,張智宇.  物理學(xué)報(bào). 2018(06)
[7]脈沖激光測距回波特性及測距誤差研究[J]. 謝庚承,葉一東,李建民,袁學(xué)文.  中國激光. 2018(06)
[8]激光雷達(dá)在無人汽車領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 李玖澤.  電子世界. 2018(01)
[9]基于非對稱sinc函數(shù)擬合的激光測距算法優(yōu)化[J]. 郭榮幸,趙亞飛,馬鵬閣,陳恩慶.  紅外與激光工程. 2017(08)
[10]單發(fā)脈沖飛行時(shí)間激光測距技術(shù)[J]. 黃民雙.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(12)

碩士論文
[1]相位式激光測距技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 孔琪.四川師范大學(xué) 2018
[2]24GHz汽車防撞雷達(dá)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D]. 付炎松.電子科技大學(xué) 2018
[3]基于激光雷達(dá)的智能車防撞預(yù)警系統(tǒng)研究[D]. 崔熠明.吉林大學(xué) 2016
[4]基于雙目視覺的無人車行駛障礙物定位跟蹤方法研究[D]. 陳盼.長安大學(xué) 2016
[5]用于汽車防撞的高精度脈沖激光測距系統(tǒng)[D]. 周玉蛟.南京理工大學(xué) 2016
[6]激光測距關(guān)鍵技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)[D]. 賀梓超.電子科技大學(xué) 2014
[7]基于FPGA的激光測距系統(tǒng)研究[D]. 王小淘.西安工業(yè)大學(xué) 2013
[8]基于高頻激光長距離測距系統(tǒng)電路的研究[D]. 丁睿明.中南大學(xué) 2012



本文編號：3033425