脉冲激光雷达测距系统研究

在脉冲激光雷达进行测距时,激光雷达的使用性能会受到虚警问题的影响,这可能是由多种因素造成的.本文就脉冲激光雷达测距系统进行分析和研究,提出科学的解决脉冲激光雷达测距出现虚警问题的措施,使得脉冲激光雷达测距的虚警问题得到有效地解决.     

面向车载激光雷达光源应用的窄脉冲驱动技术

随着目前车载激光雷达技术发展日渐成熟,为了提高探测精度及探测距离,对激光光源的窄脉冲、高峰值光功率指标要求也随之提高。提出了一种针对激光光源的窄脉冲驱动技术,包括理论分析、参数仿真、试验验证。具体从电路原理进行参数分析,并通过理论建模进行不同参数下的仿真,从仿真结果确定各元器件参数及选型,经过多轮试验验证并优化电路布线及布局,最终实现了窄脉冲驱动。经过装机验证,该窄脉冲驱动技术可以驱动激光光源实现窄脉冲(3ns)、高峰值光功率(80W)光电指标,整机装机应用后,可以提高整机的探测精度及探测距离。     

脉冲激光雷达测距系统虚警分析

脉冲激光雷达测距中,由于各种原因引发的虚警是影响激光雷达使用性能的一个重要问题.文中对脉冲激光雷达测距系统进行分析,找出引起脉冲激光雷达测距虚警发生的主要原因,并提出了减少脉冲激光雷达测距虚警的措施.     

半导体照明光源恒流驱动芯片的研究

介绍了一种半导体照明光源恒流驱动芯片的设计。该芯片采用0.6μm CM O S标准工艺制造,包含有大功率M O SFET、带隙基准源电路、输出缓冲电路和取样反馈控制电路几个主要功能模块,在标准工艺线上实现了功率器件与控制电路的单片集成。该芯片可为工作电压为3.5 V,工作电流为350 mA的单个半导体照明光源提供恒定的驱动电流。在5 V电源电压有10%跳变的情况下,半导体照明光源的驱动电流的变化可被控制在1.71%以内,而距离光源10 cm处的照度变化仅为1.28%。当环境温度由25°C升高至85°C时,半导体照明光源的驱动电流减小1.14%,而距离光源10 cm处的照度仅减小1.09%。该恒流驱动芯片的电源效率可达63.4%。     

大屏幕SM-PDP能量复得维持驱动电路系统设计

针对新型结构的荫罩式等离子平板显示器 ( SM-PDP)提出了一种有效的能量复得维持驱动电路方案。从理论上详细分析了电路的工作原理 ,并且介绍了相关金属氧化物半导体场效应管 ( MOSFET)的栅极驱动方法。电路系统通过实验证明 ,利用电感与屏寄生电容之间的串联谐振可以大大减小 PDP屏寄生电容的位移电流在电路上损耗的功耗。此能量复得电路已经在 3 4in全彩色 SM-PDP( 640× RGB× 480 )中得以应用     

提高激光雷达测距能力的方法

目前战争的发展需要激光雷达有更高的测距能力,国外针对这些已经展开了研究并有工程应用。以此为背景进行了提高激光雷达测距能力的试验研究。分析了影响测距能力因素,针对目前现状,研制了一个多脉冲体制的激光雷达系统,并得到了较好的试验结果。针对试验结果,提出了进一步研究的目标并对其发展前景进行了展望。     

0.6m CMOS过温保护电路设计

采用CSMC5V0.6μm标准CMOS工艺设计研制了一种过温保护电路。该电路由三部分构成:PTAT(与热力学温度成正比)电压产生电路,带隙基准源电路和比较器电路。芯片测试结果表明在30～130℃温度范围内PTAT输出电压线性度良好(最大偏差小于1.6%),灵敏度约为10mV/℃;关断温度可由外接电阻设定,85℃以下实测值与设定值偏差小于5℃,85℃以上偏差稍大约为10℃。该过温保护芯片电路结构简单、面积小、功耗低,且具有良好的移植性,可广泛应用于LED照明驱动电路,电源管理芯片等场合,也可用于和MOS功率器件混合封装组成带过温保护的功率器件模块。     

水下微脉冲激光雷达单光子测距技术研究

在水下测距中,回波强度不足以在探测器输出端形成完整的回波波形。本文提出运用微脉冲激光雷达体制,对于单光子进行探测,利用Poission分布概率检测原理可检测出回波出现的位置,并结合水下测距系统进行一系列仿真计算和实验,收到良好效果,研究有助于大幅提高激光水下测距雷达的测距能力。     

910 nm高峰值功率垂直腔面发射激光光源

报道了910 nm高峰值功率垂直腔面发射半导体激光器列阵(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的设计方法及测试结果.所制备的910 nm VCSEL列阵在准连续工作时激光功率达到2 W;在重复频率10 kHz,脉冲宽度30 ns,工作电流60 A的电脉冲驱动条件下,VCSEL列阵峰值输出功率达到25.5 W.随着工作电流的增加,VCSEL列阵输出的激光光谱呈现明显办展宽现象,证实VCSEL列阵即使在窄脉冲工作时大的电流驱动仍然会产生严重的内部热效应;VCSEL列阵输出激光的光脉冲波形在驱动电流增大至60 A时脉宽仅展宽了6 ns左右,证实VCSEL阵列具有非常优越的脉冲响应特性.对VCSEL列阵进行光束准直处理后,在1 m距离处得到了近圆形的均匀光斑.我们相信这种高功率的910 nm面阵光源在未来汽车光探测测距(LiDAR)等智能驾驶领域具有很大的应用潜力.     

使用DSP鉴相器的激光雷达测距系统

为了提高红外激光雷达测距系统的测量精度和可靠性，设计并实现了基于高速模数转换器和数字信号处理（DSP）技术的DSP鉴相器。使激光雷达测距系统在2km测程内的测量精度达到3mm。     

激光二极管驱动电源的设计

设计实现了分布式光纤测温系统(DTS)中的激光二极管驱动电源。首先研究激光二极管对驱动电源的要求及技术指标,比较目前几种设计方法的优缺点,分析雪崩三极管的工作原理和参数选择因素,并选择雪崩三极管ZTX415,最后由同步触发信号产生电路、预雪崩电路、雪崩电路三部分设计实现了激光二极管的驱动电源。其中预雪崩电路采用开关三极管获得纳秒级脉冲并进行功率放大,降低了对雪崩三极管的参数要求。实验结果表明,设计合理,参数正确,并已成功应用于光纤测温系统中。     

低功率980nm波长半导体激光器驱动电路设计

设计一种用于光生微波/毫米波信号源的低功率980 nm波长半导体激光器驱动电路,主要包括保护电路、反馈电路、功率检测、恒流源设计、温控电路及单片机显示电路等。将所设计的驱动电路用于LDM9P603型蝶形激光器的驱动,对980 nm波长泵浦激光器的输出特性进行测试。     

基于差动电路的准连续半导体激光器驱动设计

为了提高大功率半导体激光器驱动系统输出的稳定性和可调性、改善输出光束的质量、延长使用寿命,利用差动放大电路原理,采用开路时间常数法对驱动电路的静态工作点和频响特性进行了理论分析和实验验证。结果表明,驱动电路在保证电流输出无过冲的前提下,可以实现峰值电流0A~60A、脉宽可调范围20μs至连续、重复频率500Hz~10kHz、最大功率130W的连续可调电流输出。该设计较传统方法提高了输出稳定性,拓宽了大功率电流输出时的脉宽和重频可调性,具有更优异的性能。     

新型小功率半导体激光器驱动及温控电路设计

为了应对带钢激光平直度测量仪中半导体激光器（LD）输出光功率稳定性对平直度测量精度的影响问题,设计了一款高稳定度的LD恒流驱动、温控电路以及保护电路。系统以现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心,利用深度负反馈恒流驱动电路实现对LD驱动电流的精准控制;基于ADN8830温控电路实现了对LD工作温度的有效控制;改进后的慢启动电路可实现LD驱动电流缓慢地线性增加到设定值,且准确控制慢启动时间;限流及静电保护电路能够实现激光器过流保护、有效避免浪涌电流和高压静电的损坏。结果表明,该电路可实现激光器驱动电流在0~75 mA连续可调,电流调节精度达0.025 mA,电流短期稳定度达0.014%,长期稳定度达0.016%;在控制工作温度为25 ℃时,输出光功率稳定性为0.205%。     

新型相位式激光测距系统电路的设计

为了提高相位式激光测距系统的精度和可靠性,设计了一种新型的相位式激光测距系统的发射和两路几乎一致的接收电路。通过采用具有微小频差的低抖动时钟发生技术,差频测相技术等原理,系统可以实现特定环境下的高精度测量。系统由级联式PLL可编程时钟信号源、激光发射与接收模块、自动增益控制、混频滤波及数据采集组成。利用时钟源产生调制信号,并对反馈信号和接收信号进行放大、混频滤波等信号调理,进而采集数据并对数据进行处理分析。在电路的设计中,优化了激光的调制发射电路,采用低回波损耗的尾纤式激光器,增加简单实用的自动增益模块等。实验观察的波形和数据结果分析表明,此相位式激光测距系统电路简单实用,并且具有较高的稳定性和较高的测量精度。     

水下高重频激光测距系统设计与实现

高重频水下激光测量系统可实现对水下小目标高精度探测,是实现海底地形地貌测绘、无人潜航器避障的基础。为实现对水下渔网、三角锥等弱小目标的高精度探测,设计了一款小体积、高精度的高重频水下激光测距软硬件系统。通过对APD的实时信号响应能力、光谱灵敏度等重要性能参数的研究,设计并实现了基于SAE500VSM光电探测器的高增益激光接收硬件电路。开展了水下不同距离的激光测距探测实验,结果表明,高重频激光测距系统能够对水中小目标进行有效探测,探测精度为15cm。     

一种反射共孔径式激光测距光学系统设计

基于激光测距系统的基本原理,结合反射系统的光学特性,引入光学环形器,设计了一种全反射共孔径式激光测距系统,激光发射系统与激光接收系统共用一个4倍望远系统,激光发射系统在其基础上后接一个5倍望远系统,激光接收系统在基础上后接一个激光聚焦光学系统。对系统进行公差分析与可靠性分析,确定了其加工材料、加工方法以及加工与装调上的精度与实际应用的可行性。为了节约加工成本,缩短加工周期,降低装调难度,系统较多使用二次曲面。整个系统成像质量好,能量集中度高,结构紧凑,重量轻,满足实际应用需求。     

卫星激光测距系统中图像处理子系统设计

为了提高卫星激光测距系统的自动化程度,设计了一套用于卫星激光测距系统的图像处理子系统。本子系统通过图像处理手段,解算出激光束光尖和卫星位置,并将位置偏差反馈给控制计算机,用以调整激光束的出光方向和修正预报偏差。首先给出了该系统的软硬件框架和实现流程;然后重点介绍了图像处理部分算法;最后结合实际观测对系统进行性能验证,结果表明本系统功能正常,稳定可靠,在一定程度上提高了激光测距系统的精度和实时性。     

基于激光测距的室内视觉引导定位系统设计

传统的室内视觉引导定位系统定位准确率低,定位效率差,为了解决上述问题是,基于激光测距设计了一种新的室内视觉引导定位系统,将硬件设计部分划分为测距管理模块、通讯模块、控制模块三个模块进行系统设计,选用i ST系列一体开环步进电机集中定位数据的距离测量操作,获取测量效果较为精准的定位数据,并按照相关的数据处理措施对数据进行操控,选择EP013X TCP/IP通讯器对定位数据与主系统进行连接,同时构造良好的关联关系,保证系统与数据间的联系,在促进系统工作的同时实现对系统工作效率提升。利用PIC12F629-I/P DIP8直插单机片处理控制模板与定位系统之间的关系,加强定位控制,并采用不同的数据管理获取更新的数据信息,确保数据的更新度,完成对系统的硬件设计。系统软件部分着重对算法的数据处理与改造,利用相关算法解析数据本质与定位状况,由此实现对系统的软件设计。实验结果表明,该系统设计在较高程度上减少了系统的资源浪费,扩展系统定位性能,提高系统定位效率与有效率,能够更好地为使用者所使用。