汽车防撞用激光测距传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种汽车防撞用激光测距传感器，包括高压生成单元、激光发射单元、中央处理单元、激光接收单元和计时单元，高压生成单元把电源端的输入电压调整成激光发射、接收单元所需的两路高压；中央处理单元控制激光发射单元发送红外激光，并启动计时单元计时；激光接收单元接收到反射激光，同时向计时单元发送停止计时的脉冲信号；计时单元接收到该脉冲信号停止计时，得到时间差；中央处理单元获取时间差，根据时间差和光速得到汽车与被测目标之间的距离。本发明专利技术同时检测本车和前车之间的动态距离、相对速度等指标变化的检测。检测数据既可作为安全报警的技术依据，也可以把数据实时传输到行车电脑，为汽车实施自动或辅助刹车提供技术依据。

Laser Ranging Sensor for Automobile Anti-collision

The invention provides a laser ranging sensor for automobile collision avoidance, which includes a high-voltage generating unit, a laser transmitting unit, a central processing unit, a laser receiving unit and a time unit. The high-voltage generating unit adjusts the input voltage of the power supply terminal to two high-voltage required by the laser transmitting and receiving unit; the central processing unit controls the laser transmitting unit to send infrared laser and starts the meter. Time unit timing; laser receiving unit receives reflected laser, and sends pulse signal of stopping time to the time unit; time unit receives the pulse signal stopping time, and obtains time difference; central processing unit obtains time difference, and obtains the distance between the vehicle and the target according to time difference and light speed. The invention simultaneously detects the change of dynamic distance, relative speed and other indicators between the car and the front car. The test data can be used as the technical basis for safety alarm, and can also be transmitted to the driving computer in real time to provide technical basis for the implementation of automatic or auxiliary braking for automobiles.

【技术实现步骤摘要】
汽车防撞用激光测距传感器
本专利技术涉及高速激光测距领域，尤其涉及一种汽车防撞用激光测距传感器。
技术介绍
随着经济的快速发展，汽车逐渐进入寻常百姓家，国家的高速公路网纵横交错，把全国的大小城市串联到了一起，给人们的出行带来极大便利。但各种交通伤亡事故频频出现在各种媒体，每年的交通事故造成的人员和财产损失巨大，且呈逐年上升之势。每次不幸事件的发生，不仅给当事人家庭造成不幸，也深深地刺痛着每颗善良的心。开发有效的技术手段尽量减少各种交通事故已刻不容缓。国内的测距产品，是以脉冲计数原理进行设计的，该测距产品的测距范围可达5-1000米，精度达到1-5m,测量速度3-10HZ。由于此测距产品精度和测量速度都太低，不适用于汽车防撞使用要求。有鉴于此，有必要对现有的测距产品予以改进，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种汽车防撞用激光测距传感器，本专利技术基于飞行时间法原理，具有测量速度、测量距离、测量精度综合优势，适合于运动中的汽车或高速动态目标之间的距离和速度等指标检测。实现本专利技术目的的技术方案如下：汽车防撞用激光测距传感器，包括：高压生成单元、激光发射单元、中央处理单元、激光接收单元和计时单元，所述高压生成单元把激光测距传感器电源端的输入电压调整成激光发射单元和激光接收单元所需的两路高压；所述中央处理单元控制激光发射单元向被测目标发送红外激光，同时启动计时单元开始计时；所述激光接收单元接收到被测目标反射回来的激光，同时向计时单元发送停止计时的脉冲信号；所述计时单元接收到该脉冲信号时停止计时，得到时间差；所述计时单元还将时间差发送至中央处理单元；所述中央处理单元根据时间差和光速得到汽车与被测目标之间的距离。本专利技术的激光测距传感器测距原理是：通过向被测目标发射红外激光脉冲，同时启动计时单元，接收到被测目标反射回来的激光时停止计时，得到时间差△t，根据时间差△t、光速V，换算出汽车距被测目标的距离S=△t*V/2。本专利技术测量精度更好、测量距离范围更大、测量的稳定性更好。本专利技术是基于飞行时间法测距原理，同时检测汽车类动态目标之间的距离、相对运动速度及速度方向、相对加速度及加速度方向。本专利技术可以将几组数据同时或分类实时送出，为判定汽车安全状态提供技术依据；可用于给司机进行安全预警、给汽车行车电脑提供自动刹车或自动驾驶需要的技术依据。本专利技术适合于运动中的汽车或高速动态目标之间的距离、速度、加速度等指标检测。作为本专利技术的进一步改进，所述激光发射单元包括：作为发射源的红外激光二极管、控制该红外激光二极管工作的开关三级管、用于提升开关三极管开关速度的正反馈三极管，所述中央处理单元向开关三极管的基极发射控制脉冲；所述高压生成单元向红外激光二极管、开关三级管、正反馈三极管供电，所述正反馈三极管将信号反馈至开关三级管的基极。本专利技术的高压生成单元将电源电压转换成高压，向红外发射单元的红外激光二极管供电，使用脉冲型红外激光二极管作为光源，使用开关三级管进行发射控制，测量的距离范围更广，测量稳定性更好。本专利技术的高压生成单元将调节好的高压电输送到开关三极管和红外激光二极管，中央处理单元控制开关三极管工作，开关三极管控制红外激光二极管工作，本专利技术采用飞行时间原理开发的激光测距传感器，测量精度更好、测量距离范围更大、测量的稳定性更好。作为本专利技术的进一步改进，所述高压生成单元采用脉冲宽度调制的方式调节高压。高压生成单元把激光测距传感器电源端的输入低电压生成激光发射单元和激光接收单元需要的两路不同的高压HV1,HV2；接收单元需要低纹波、小功率高压电源，发射单元需要大功率的高压电源。高压生成单元使用一个CPU产生两路PWM脉冲，分别作为两路升压电路脉冲信号，通过软件调整PWM的占空比和频率，以适应两路不同的使用要求。使用低导通电阻开关管Q6和高Q值升压电感L1，提高高压电源的功率输出，以满足高频率激光发射要求。本专利技术的高压生成单元采取PWM(脉冲宽度调制)方式，使用具有PWM输出功能的CPU，用PWM作为振荡脉冲，将PWM脉冲送到升压电路。本专利技术的高压生成单元既能产生高压，也能方便的调节高压，既能节省PCB资源，还能节省成本。作为本专利技术的进一步改进，所述激光接收单元包括：雪崩光电二极管、放大器，所述雪崩光电二极管接收到的激光经放大器信号放大后作为计时单元停止计数的脉冲信号。本专利技术选用高灵敏度、宽温度范围、上升沿小于1ns的雪崩管APD作为接收器件，将接收到的信号放大后作为计时单元停止计数的脉冲，由于雪崩管APD灵敏度高，提高了整个传感器的精度。激光接收单元包括：使用雪崩管APD作为接收器件，截止频率高于5GH的射频三极管Q18、射频三极管Q19作为前置放大器、使用压摆率不低于400V/US的运放作为主放大器的组合技术方案，提高了接收灵敏度、提高了距离测量范围，大大降低了空气扰动和目标颜色不同，反射率不同对测量精度的影响。作为本专利技术的进一步改进，所述放大器与雪崩光电二极管之间设有前置放大器，前一级管接成射极跟随器，进行阻抗变换，第二级三极管进行放大。由于被测目标反射回来的信号受目标和环境的影响变化剧烈，本专利技术使用截至频率高于5GHZ的复合三级管作为前置放大器、压摆率超过400V/US、增益带宽积达到500MHZ的超高速运放作为主放大器，把经过前置放大器和主放大器处理的接收信号作为计时单元停止计数的脉冲，大大降低空气扰动造成的误差，提高了精度。作为本专利技术的进一步改进，所述计时单元为时间转换芯片，本专利技术的中央处理单元为时间转换芯片提供起始脉冲，激光接收单元为时间转换芯片提供停止脉冲，通过接收电路提高返回脉冲信号质量，计时停止脉冲陡峭，从而计时更加准确。本专利技术的计时单元使用时间转换芯片完成计时工作，所述中央处理单元控制激光发射单元向被测目标发射红外激光，同时启动计时器单元开始计时；所述激光接收单元将接收到的被测目标反射回来的激光信号转换成电脉冲，将该脉冲引入计时器单元，作为停止计时的脉冲信号；时间转换芯片接收到该信号后停止计时，处理并存储时间差数据△t后，向中央处理单元发出数据已准备好的请求读取信号。作为本专利技术的进一步改进，所述激光发射单元还包括：用于提升开关三极管开关速度的正反馈三极管，所述正反馈三极管将信号反馈至开关三级管的基极。本专利技术在激光发射单元中引入正反馈加速三级管，由于正反馈三极管的正反馈作用，加速了开关三级管的导通，缩短了开关三级管的导通时间，达到了减小光脉冲宽度的目的。通过减小光脉冲宽度，提高了光脉冲峰值功率，增加了量程，又降低了对人眼视力损害的风险。本专利技术使用905nm红外光作为光源,并将激光脉冲宽度压缩到60ns以内。因为人眼对红外光本就不敏感，对维持时间不足60ns的红外光脉冲更不敏感。这样既保证了需要的光脉冲强渡，又大大降低了对人眼可能造成的视力损害。作为本专利技术的进一步改进，还包括：与中央处理单元电连接的输出数据处理单元，所述输出数据处理单元对中央处理单元输出的数据进行输出和/或数模转换。本专利技术将传感器检测的结果一起或单个、同时或分时送出，以适应不同的应用场合。为了适应高速需要，本专利技术的中央处理单元选择使用32位、主频100MHZ的ARM芯片作为中央处理器CPU。中央处理器CPU要对计时芯片进行初始化，读取芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.汽车防撞用激光测距传感器，其特征在于，包括：高压生成单元、激光发射单元、中央处理单元、激光接收单元和计时单元，所述高压生成单元把激光测距传感器电源端的输入电压调整成激光发射单元和激光接收单元所需的两路高压；所述中央处理单元控制激光发射单元向被测目标发送红外激光，同时启动计时单元开始计时；所述激光接收单元接收到被测目标反射回来的激光，同时向计时单元发送停止计时的脉冲信号； 所述计时单元接收到该脉冲信号时停止计时，得到时间差；所述中央处理单元获取时间差，并根据时间差和光速得到汽车与被测目标之间的距离。

【技术特征摘要】
1.汽车防撞用激光测距传感器，其特征在于，包括：高压生成单元、激光发射单元、中央处理单元、激光接收单元和计时单元，所述高压生成单元把激光测距传感器电源端的输入电压调整成激光发射单元和激光接收单元所需的两路高压；所述中央处理单元控制激光发射单元向被测目标发送红外激光，同时启动计时单元开始计时；所述激光接收单元接收到被测目标反射回来的激光，同时向计时单元发送停止计时的脉冲信号；所述计时单元接收到该脉冲信号时停止计时，得到时间差；所述中央处理单元获取时间差，并根据时间差和光速得到汽车与被测目标之间的距离。2.根据权利要求1所述的汽车防撞用激光测距传感器，其特征在于，所述激光发射单元包括：作为发射源的红外激光二极管、控制该红外激光二极管工作的开关三级管、用于提升开关三极管开关速度的正反馈三极管，所述中央处理单元向开关三极管的基极发射控制脉冲；所述高压生成单元向红外激光二极管、开关三级管、正反馈三极管供电，所述正反馈三极管将信号反馈至开关三级管的基极。3.根据权利要求1所述的汽车防撞用激光测距传感器，其特征在于，所述激光接收单元包括：雪崩光电二极管、放大器，所述雪崩光电二极管接收到的激光经放大器信号放大后作为计时单元停止计数的脉冲信号。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨清文，
申请(专利权)人：西安三科数码光电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61