车载激光防撞雷达系统软件的设计与实现

摘要

进行车载防撞雷达的开发对于弥补国内汽车主动安全技术的空白，降低高端车型主动防撞系统成本具有战略意义，同时对有效降低交通事故数量具有重大意义。激光雷达的弊端是：大气及气象对激光的障碍物检测精度影响较大；激光束的检测范围有限，因此难以捕捉到较广范围内的障碍物目标。而车载激光防撞雷达由于要应用在汽车上，因此需要满足车载的要求：应能探测到足够宽度范围内的障碍物目标；探测的实时性、连续性、精确性、准确性都要求比较高。
　　本文正是针对以上问题，以车载激光防撞雷达系统为研究对象，重点研究了此系统的方案架构与软件的开发和实现过程。主要研究内容为：
　　1.研究提高激光检测的准确性与精度性的技术，提出了一种使用内、外光路同时进行距离测量的方法。即在软件中通过求出外光路与内光路测得的两组激光测距信号之间的差值，得到实际的障碍物距离。这种方法避免了电子线路的附加相位移对激光测距的影响，从而大大提高了激光的测量精度。
　　2.研究扩大激光束检测范围的方法，提出了一种扩束加分光的方法。该方法通过光学镜片将单束激光分散成三束，这三束激光会分别投射在汽车正前方三个不同的区域，然后在软件上通过相应的障碍物方位识别方法来判断障碍物处于前方哪一个区域，从而实现系统发出的激光束可探测到的正前方车道范围角度为：左右27度，上下11度。
　　3.研究提高激光检测的实时性与连续性的方法，提出了一种使用可准连续移动的间隔带设置的方法。该方法在软件中将间隔带的位置设置成可准连续移动的方式，这种方式能够根据任意时刻检测到的障碍物距离信号自动开始进行基于间隔带的相对速度测量，从而实现了障碍物相对速度信息的实时更新，使得系统能实时准连续的测量目标车辆的相对运动速度，同时也减小了距离的误差对速度计算精度的影响，保证了相对速度计算的精度。
　　通过以上的研究，本论文展示了样机成果：系统能实时测量并计算出前方10米范围内障碍物的距离、相对速度与方位信息，可探测角度为：左右27度，上下11度，距离测量精度为±0.3米，并可通过CAN总线实时将数据发出。

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第一章 绪 论

1.1 课题背景与意义

1.2 国内研究现状

1.3 课题研究内容

第二章 激光雷达测量原理与关键技术研究

2.1激光测距原理

2.2激光发射技术

2.3时间间隔测量技术

2.4激光接收及处理技术

2.5本章小结

第三章 车载激光防撞雷达系统需求分析

3.1系统目标

3.2系统功能需求

3.3系统技术指标

3.5本章小结

第四章 车载激光防撞雷达系统方案与软件设计

4.1系统总体设计方案

4.2软件概要设计

4.3软件详细设计

4.4 本章小结

第五章 车载激光防撞雷达系统实现

5.1系统实现方式

5.2系统实现效果与分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献