阵列化APD驱动及信息处理电路研究

摘要

以激光为辐射源、雪崩光电二极管（APD）为探测器的激光雷达系统具有抗干扰能力强、分辨率高、测量范围广等特点，近年来得到了快速的发展。传统的激光雷达系统采用单元APD探测器结合扫描装置对目标区域进行探测，其体积较大、成像速率较慢；而采用阵列APD探测器的非扫描激光雷达系统具有良好的探测性能，是一种极具前景的探测方式。推帚式机载激光雷达采用线阵APD探测器和飞行平台，能够灵活的对大范围地域进行高精度探测，其中接收处理系统是影响激光雷达性能的关键技术之一，相比于单元探测器，推帚式激光雷达的接收处理系统更加复杂，包括多通道信号的接收调理、成像电路的设计、信息处理系统的分析。论文设计了一种可获取信号距离和强度信息的多通道接收处理系统，主要工作内容如下：
　　1.研究了推帚式机载激光成像雷达的工作原理，分析系统的组成结构和特点，结合应用场景需求提出推帚式激光雷达系统的分辨率、测距精度、处理速率、重复频率等指标。
　　2.分析接收处理系统的功能和组成结构，根据推帚式激光雷达系统指标确定接收处理系统需要达到的性能参数，提出一种可获得脉冲距离和强度信息的接收处理系统方案。
　　3.设计了一种64通道的接收处理系统，该系统由调理模块、多路复用模块、信息处理模块组成。调理模块完成信号的放大、时刻脉冲整形和峰值保持，多路复用模块完成多通道模拟信号的传输，信息处理模块完成系统控制、驱动和信息的处理。
　　4.完成了接收处理系统电路总体硬件结构设计，对电路模块进行分析和仿真，完成信号调理电路PCB版图的制作，设计系统工作状态和流程图，并对系统状态和线阵APD探测器驱动时序进行数字仿真分析。初步验证了设计的多通道接收处理系统的可行性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究的工作背景和意义

1.2 阵列APD激光雷达发展和趋势

1.3 论文主要研究内容

第二章 推帚式机载探测系统应用和指标分析

2.1 推帚式机载激光雷达系统

2.2 推帚式探测系统飞行指标

2.3 激光器指标对系统的影响

2.4 线阵APD探测器指标

2.5 系统整体指标

2.6 本章小结

第三章 接收处理系统功能和指标分析

3.1 距离测量功能

3.2 强度成像功能

3.3 接收处理系统结构

3.4 接收处理系统指标分析

3.5 本章小结

第四章 接收处理系统设计

4.1 系统总体硬件结构

4.2 调理模块

4.3 多路复用模块

4.4 信号调理PCB板图设计

4.5 信息处理模块

4.6 系统工作流程和时序

4.7 本章小结

第五章 总结

致谢

参考文献

研究成果