自主可控多线激光雷达关键技术研究及实现

针对多线激光雷达的产品设计,分析了一体式旋转扫描多线激光雷达设计过程中的技术难点及并提出了相应的解决方案;首先是基于双阈值判决和回波信号起始点回归的高精度时刻鉴别技术;其次是提出了高重频,高频响、高峰值电流半导体激光脉冲驱动技术;第三是设计了高带宽、高增益、低噪声的接收电路,在满足人眼安全的前提下提高测距能力;然后针对回波信号的串扰问题进行了分析,并提出了分时点对点激光发射与接收的抗回波串扰技术;最后通过采用三片式光学结构,解决了大发散角半导体激光器整形问题,同时采用小F数光学接收系统以达到产品小型化及系统精度的要求。自主可控激光雷达产品已经在全国多处车路协同智能感知系统中得到应用,取得了良好的实际效果。     

SαS分布噪声模型下激光信号互相关时延估计

高斯噪声模型因其能够避免非线性问题且易于工程实现在早期多被采用,然而在实际应用中,往往存在脉冲幅度特性的噪声和干扰。因此本文对非高斯噪声背景下脉冲式激光测距互相关时延估计算法进行了研究。首先采用钟形脉冲模型对发射激光脉冲进行建模、采用SαS(Symmetric Alpha Stable)模型对脉冲噪声进行建模;然后提出了基于Sigmoid函数的互相关时延估计算法,通过检测互相关峰值位置就可以得到回波信号相对于发射激光脉冲的时延;最后对Sigmoid函数中的k值进行分析,通过大量仿真,在发射激光脉冲宽度一定时,激光脉冲幅值A与k的关系为kA≈3时,N[TX-]最小,时延估计效果最好。该方法时延估计效果与直接使用k=1的时延估计效果对比,有明显提升。     

百kHz重复频率卫星激光测距

对卫星激光测距(Satellite Laser Ranging, SLR)回波数与重复频率、脉冲能量及功率关系进行分析,表明单位时间内相同激光回波数,重复频率越高所需激光脉冲能量和平均功率越低;同时对SLR单次测量精度及标准点数据精度进行分析,表明标准点时长内测距点数越多,SLR标准点精度越高。提出点火脉冲群与门控脉冲群收发交替的工作模式,解决超高重复频率后向散射光噪声对激光回波干扰问题。开发多缓冲区存储模式,使测量软件数据实时处理与储存效率提升4~6倍。基于中国科学院上海天文台60 cm口径SLR系统,以快速事件计时器、脉冲群生成器、低噪声单光子探测器等,采用脉冲间隔5 μs、单脉冲能量80 μJ的皮秒激光,收发交替脉冲群模式下实现100 kHz重复频率低轨至高轨卫星的SLR测量,近地星Hy2b标准点精度达到28.55 μm,远地星Galileo218标准点精度达到136.51 μm,为发展更高重频和高精度空间目标激光测距提供了有效方法。     

基于MATLAB的无人飞行器两点交会定位算法研究

空间飞行器现有定位算法采用单点测距测角,定位误差高达上百米。该文提出了空间两点交会定位方法,该方法可有效提高定位精度,并通过MATLAB进行了算法实现,最终编写了定位软件。     

基于分级测控原理的智能刹车系统

首先阐述了汽车智能刹车系统应用的意义,其次介绍了该系统的整体构想,然后详细阐明分级测控刹车系统各个模块的实现原理及设计方案.     

基于激光测距技术的船舶防撞系统的研究

采用激光测距技术,对船舶防撞系统的关键技术进行研究,系统采用激光测距传感器和具有两自由度的云台,利用高性能的单片机控制,实现水平方向和垂直方向全方位的动态扫描,实时监测目标船与周围船只的距离,当进入测量领域的船只与目标船的距离达到设定的安全距离时,系统的报警电路实现声光报警,提醒操作人员及时调整船舶的行进路线,并进行相应的避让处理,为船舶防撞提供了一种可行的新方法。     

基于传感器的汽车主动安全设计

从汽车主动安全方面进行研究,通过对车辆道路行驶时关键要素的危险状态识别,实现完善汽车主动安全性能.本设计采取自动控制方法,通过研究汽车防碰撞检测和预防以及偏离车道报警,为汽车安全系统提供信息支持,实现车辆主动避免碰撞危险,减少或避免交通事故发生,大大提高汽车行驶主动安全性.所设计汽车主动安全防撞系统主要包括激光防撞测距、激光车道检测、报警警示系统等.     

激光测距中检相算法的分析研究

激光测距检相算法中,常规的过零检测法检相原理简单,但由于谐波、噪声干扰等影响容易出现较大误差。文章对数字相关法和傅里叶变换法进行了仿真对比,并对改进的傅里叶算法在DSP检相中的优势进行了分析。     

提高相位激光测距精确度的研究

提出了提高相位激光测距测量精度的方法,给出了用两个频率进行相位激光测距时的测量方法,解决了单一频率测量的矛盾,扩大了测量范围,达到了测距时高精度、大范围的工程应用要求。     

光束入射角对角锥合作目标激光测距的影响

为了掌握光束入射角对角锥合作目标激光测距接收功率的影响规律,分析了光束入射角和角锥棱镜反射器有效反射面积的关系,利用有效反射面积推导了角锥棱镜反射器的激光雷达横截面(LRCS)随光束入射角变化的理论公式,进而得到激光测距系统接收功率随光束入射角变化的规律。理论分析及仿真结果表明,接收功率随入射角增大而减小,在最大允许入射角处发生突变,并且角锥反射器的最大允许入射角理论值为±54.74°。