高速機(jī)車軌道障礙物激光掃描探測系統(tǒng)技術(shù)研究.pdf

1、針對機(jī)車高速行進(jìn)中，實(shí)時(shí)軌道障礙物預(yù)警的應(yīng)用背景和使用要求，本課題設(shè)計(jì)了一種基于主動式掃描激光的軌道障礙物探測預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)車沿鐵軌方向行進(jìn)時(shí)，位于機(jī)頭前端的探測系統(tǒng)通過發(fā)出平掃激光，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)鐵軌沿線范圍的隨動掃描搜索。同時(shí)，通過探測接收目標(biāo)區(qū)域內(nèi)障礙物的表面反射回光，即構(gòu)成障礙物存在性判斷和預(yù)警。系統(tǒng)主要包括：高速機(jī)電掃描機(jī)構(gòu)、高能脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)、高響應(yīng)度光電探測模塊以及信息處理系統(tǒng)幾個(gè)部分。
　　 本論文主要進(jìn)行了

2、以下幾個(gè)方面的研究和設(shè)計(jì)工作：
　　 1．針對課題應(yīng)用背景和使用要求，分析研究了高速機(jī)車平臺實(shí)時(shí)前向目標(biāo)探測需要滿足的技術(shù)參數(shù)條件。提出了基于高速掃描激光探測的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)。
　　 2．設(shè)計(jì)了高速機(jī)電掃描系統(tǒng)，并給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)。分析了系統(tǒng)掃描光路，對入射光線在轉(zhuǎn)鏡鏡面反射點(diǎn)漂移量進(jìn)行了理論研究。提出了反射點(diǎn)漂移量同轉(zhuǎn)鏡尺寸、轉(zhuǎn)鏡面數(shù)及光線轉(zhuǎn)鏡位置距離的相互關(guān)系式。同時(shí)，設(shè)計(jì)加工了多面體

3、掃描轉(zhuǎn)鏡，評價(jià)了加工精度。給出了高速電機(jī)各參數(shù)指標(biāo)、選型參考及高速掃描控制電路設(shè)計(jì)。
　　 3．對系統(tǒng)有效工作距離進(jìn)行了理論分析。即，針對不同的目標(biāo)反射類型，分析了系統(tǒng)參數(shù)、環(huán)境變量、能量響應(yīng)等因素對于系統(tǒng)有效作用距離的影響程度。推導(dǎo)了各目標(biāo)條件下系統(tǒng)能量響應(yīng)方程，給出了各參數(shù)取值參考范圍。
　　 4．給出了激光光源、光電探測器各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)及選型參考。構(gòu)建了基于雪崩光電二極管的目標(biāo)信息采集及處理系統(tǒng)。同時(shí)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)發(fā)射