基于小波分析的车载激光雷达振动响应误差处理算法研究

摘要

激光雷达具有测量距离远、反应速度快、工作可靠等优点，且不受电磁干扰，不仅在军事上应用广泛，同时在民品领域发展迅速，具有良好的应用前景和较高的商业价值。车载激光笛达安装在车辆平台上，采用脉冲式激光测距原理，根据扫描系统探测到的信息，实现汽车自动驾驶、自动导航、障碍物距离报警等功能。由于车载三维扫描激光雷达中包含光学扫描机构等运动部件，在面对冲击振动等外界因素干扰时，可能导致成像误差或测距精度不稳定等问题。为了保证车载激光雷达在振动环境和动态使用条件下可靠工作，提高其产品性能，需对其冲击振动响应误差进行研究。 本文首先对车载激光雷达扫描结构及振动特性进行了研究，分析了车载激光雷达的工作原理和典型车载激光雷达的扫描原理，选择了具有突出优点的旋转多面镜扫描结构进行了扫描轨迹分析，并从理论的角度研究了车载激光雷达在机械、光学两个方面受振动的响应情况，同时对其光电系统进行了振动噪声响应分析。 其次，针对车载激光雷达输出信号受冲击振动噪声影响的问题，建立了冲击振动激励与电路振动噪声响应之间的数学模型，提出了一种基于小波分析的噪声消除方法。该方法通过对车载激光雷达输入冲击激励信号进行小波分析，对输出振动噪声响应信号进行高斯函数拟合，建立了二者间的关联函数，在此基础上设计了输出噪声处理算法。 最后对该算法进行了仿真与实验，结果表明，该算法对冲击振动引起的车载激光雷达输出噪声有较好的消嗓效果，

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