用于防撞的半导体激光测量系统的研究

摘要

随着经济的不断发展和人民生活水平不断提高，汽车保有量持续增加。随之而来的是汽车碰撞事故多发，引起了社会和政府的普遍关注。发展具有主动防撞功能的智能车辆是解决我国交通安全问题的有效措施。
　　 本文综述了主动防撞测量系统的各种实现方案。在对比了各种防撞测量系统优缺点的基础上，提出了用于防撞的半导体激光测量系统的实现方案，详细讨论了该系统的基本组成和各部分工作原理。
　　 本文根据所设计的基本框架，详细讨论了脉冲电源的基本原理，进行了脉冲激光电源的设计和仿真。研制了基于雪崩晶体管的ns级脉冲半导体激光电源，实验发现，该电源可以产生重复频率2kHz，脉冲宽度20ns，峰值电流1A的脉冲电流用于驱动半导体激光器。利用ZEMAX进行了接收光学系统的设计。采用PIN光电二级管作为光电探测器，设计制作了基于SA5212的前置放大电路和基于AD603的自动增益控制电路，用于脉冲激光的接收和放大。
　　 最后利用所设计的激光测量系统进行了室内模拟测距实验，结果证明了此系统的可行性，对后续研究具有一定参考价值和实际意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1本课题研究的目的和意义

1.2国内外相关研究现状和发展趋势

1.3本文内容和结构安排

第2章 用于防撞的半导体激光测量系统概述

2.1主要技术分析

2.1.1超声波防撞技术

2.1.2电磁波雷达防撞

2.1.3视频防撞技术

2.1.4主动激光防撞技术

2.1.5各种防撞方式性能比较

2.2脉冲激光防撞测量系统方案的设计

2.2.1脉冲激光测距体制概述

2.2.2本系统总体设计方案

2.2.3系统工作原理

2.3本文所完成工作及指标

2.4本章小结

第3章 脉冲半导体激光电源的设计

3.1脉冲电源设计思路

3.1.1脉冲电流产生原理

3.1.2开关器件的选取

3.1.3电源基本结构

3.1.4电源基本参数的设计

3.2触发脉冲产生电路

3.3雪崩脉冲产生电路

3.3.1雪崩晶体管原理

3.3.2 MARX-BANK电路

3.4电路仿真

3.4.1 Multisim软件简介

3.4.2电源仿真实验

3.5电源实物测试

3.6本章小结

第4章 脉冲半导体激光接收机

4.1接收机整体框架的设计

4.1.1接收机基本结构

4.1.2接收机的带宽

4.1.3光电探测器

4.1.4 PIN光电二极管的选择

4.2光学接收系统

4.2.1接收光学系统的基本要求

4.2.2 ZEMAX光学设计软件简介

4.2.3接收光学系统的设计

4.3前置放大器的设计

4.3.1跨阻放大器原理

4.3.2跨阻放大器电路设计

4.4压控放大电路设计

4.4.1压控放大电路组成

4.5自动增益控制电路

4.5.1自动增益放大器原理

4.5.2自动增益放大器设计

4.6测量结果与分析

4.7本章小结

第5章测量系统模拟实验

5.1实验目的

5.2实验装置介绍

5.3系统延迟时间的测量

5.4模拟测距实验

5.5本章小结

结 论

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文