关于自动驾驶中激光雷达测距技术的研究

简介：
本研究聚焦于自动驾驶领域中的关键传感器——激光雷达，深入探讨其测距原理、性能优化及应用场景，旨在推动无人驾驶技术的发展与成熟。 本课题致力于研究适用于自动驾驶场景的激光雷达测距技术，并具有多种优点。论文首先介绍了不同类型的激光雷达（包括机械式、混合式、固态式）以及主流车载激光测距技术。重点分析并对比了脉冲式与相位式激光测距技术的优势和劣势。 结合大气中激光传输理论及激光雷达的测距原理，设计了一种结构简单且成本低廉的测距方案。该方案通过发射频率为20MHz、重复频率为1MHz的周期性正弦信号，并采用全相位FFT方法实现厘米级别的精确度。 为了验证本课题所提出的技术方案的有效性和精度，我们构建了一个测试系统来研究激光发射模块、回波信号接收模块和数据处理模块中的关键技术。使用Quartus II软件设计DDS信号发生器程序以控制DA芯片产生调制信号，在接收端则通过放大电路对光电转换后的回波信号进行IV转换，并利用Pspice软件进行瞬态分析。 我们还设计了脉冲转换电路，将回波信号转化为适合测时芯片处理的脉冲形式。在Quartus II中开发出针对信号模数转换（AD）采样控制程序来管理AD芯片的操作，同时使用FFT IP核设计全相位FFT鉴相程序，并通过CORDIC算法计算相位。 最后，在搭建完成的测试系统上进行了实验验证，确保了测距精度在2.5米以内的范围内。