关于cpld的车载激光测距系统分析

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1、华中科技大学硕士学位论文1绪言1.1本课题研究背景当今世界每年死于车祸的人数在所有死亡人数中占相当大的比例。世界各国由车祸造成的财产损失费，医疗费，以及其他费用难以计数。长期以来，世界各国的研究人员和工程师们都在做努力，各种方式正在被尝试，来降低车祸的发生率。在美洲，欧洲和日本，更加合理受力的安全气囊和安全带，能够吸收尽可能多的撞击能量的车架和车体等正不断被开发出来，在事故发生的时候，这些较为被动的防护措施可以被动的保护人们的生命安全。但是，这些被动防护手段的作用有限，如果要拯救更多伤者、更多生命和节省更多金钱，就需要研制出更为有效的主动安全防护手段。现在比较流行的方案是车载防

2、撞系统，其工作原理如下：车辆在驾驶过程中不断发出激光，不断探测前方障害物的距离，当发现障碍物使驾驶车辆处于某段危险范围内的时候，驾驶员会得到安全系统会发出一系列警告，或者安全系统直接调整变速箱挡位或控制[1]刹车系统，使车辆在安全状态下行驶，如图1.1所示。由于探测过程要在车辆高速行驶过程中完成，探测器要需要很短的响应时间和很高的探测精度，传统测距方法一般无法满足这些要求。但是随着激光技术的研究越来越深入，基于激光技术的激光测距仪为车辆主动防护系统提供了很好的解决方案。图1.1车载激光扫描雷达概念图1华中科技大学硕士学位论文利用连续波激光束测量目标距离或射向目标的激光脉冲测量距

3、离的技术被称为激光测距技术，相位式激光测距技术和脉冲式激光测距技术这两种是现今国内外都比较流行的测距技术。激光测距具有单色性好，抗干扰能力优越，方向性强等特点，同时[5][6][7]相干性好，可以实现较高精度的测量和探测，相比传统测距技术有着一定的优势。1960年第一台红宝石激光器诞生以来，世界科学技术与理论的不断发展同时也推动着激光技术在各个行业的快速发展和不断完善，进而可以说产生了光学界的一场“工业革命”对工业界产生了深远的影响，又反过来非常大地促进了物理学科的发展，对其他相关学科的影响也不容小觑。20世纪以来人类的科技进步举世瞩目，激光器无疑是这些为人类文明做出卓越贡献的

4、伟大发明之一。激光器被广泛应用于各种领域，测量领域也受激光技术带来的冲击，技术不断发生着改变，工程师们利用激光技术不断开创新的测量方法，使测量精度，测量性能，安全性都得到了明显提高，测量技术不断发展，是产品朝着数字化，智能化，高自动化，小型轻量化的发展成为了不可逆的趋势。同时，各种新型激光测量仪器也不断推向市场，如激光准直仪、激光测距仪、激光水准仪、激光时域反射仪、激光经纬仪等。[1][2]在军事还是民用领域，这些仪器都得到了非常广泛的应用。在传统行业的应用方面，传统炼钢炉的表面轮廓测量、造船厂中对于需要精确控制的制作过程等，用来进行石油勘探时，交通运输方面对于汽车速度的测量，

5、对于汽车祖东安全领域的车载激光雷达等，很多都用到了激光测量技术。有如对于大型建筑物，传统测量是采用人工方法，精度波动较大，且耗时耗力，而激光测距技术正改变[3]着以往测量的诸多缺点，在保证精度的同时能够快速方便的提供数据。综上所述，激光测距技术不断的发展，工程上对于测距的精度要求也在不断提高，所以对激光测距精度的研究也越来越深入。对比与传统测距技术，激光测距的测量精度已经有显著提高，而且同时具有效率高，功耗低，性价比高，机械结构简单，稳定性高等特点。随着理论的不断深入，科技的日益发展，激光技术研究将会不断深入，测距行也正在产生着一场变革，激光测距技术有望在各个领域对传统测距技术

6、发起有力的挑战。2华中科技大学硕士学位论文1.2行业发展概况近年来，随着半导体激光器的发展，在各行业领域的发展越来越迅猛。在短距离、中距离，测距雷达系统中已经有着非常广泛利用，它的优点有质量轻，性价比高，测距精度高，对人眼无害，功耗低。随着LD技术的发展，车载测距系统已经广泛运用于汽车主动防撞安全系统中。从上世纪末开始，欧美的汽车厂商就给自己生产的高档汽车上配置了车距监控防撞系统。例如德国的奔驰系列汽车，该系统由激光雷达，监控电脑，指示系统等组成。能够对车前障碍物进行监控，当汽车驾驶于危险范围内时，系统会对驾驶员发出警告。同时该系统还通过CAN总线连接汽车的发动机控制处理器、变

7、速控制器等车内驾驶装[8][9]置，通过危险信号的传输让这些系统实现限速刹车等功能。同时日本的汽车公司丰田也在自己的量产型汽车上推出车速控制系统。随后，通用、福特、大众等世界领先汽车品牌对汽车防撞系统的研究进入一个高峰期。相关产品的竞争也更加激烈。我国的激光测距方面的研究始于上世纪八十年代，是在固体、气体激光测距仪上发展起来的。主要用于工业应用。国内在激光测距系统方面的研究尚处于一个发展阶段，急待解决的问题还很多，例如激光脉冲回波信号的正确判断，如何减小盲区，如何提高精度还有一系列工作需要做