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高速列车动态位姿测量系统中快速测距技术的研究
| 论文题名： | 高速列车动态位姿测量系统中快速测距技术的研究 |
| 关键词： | 高速列车;位姿测量;脉冲激光测距;测速定位传感器 |
| 摘要： | 高速铁路的飞速发展对列车运行安全性、平稳性提出了更高的要求，列车运行时的相关测量工作也更加具有挑战性。“高速列车动态位姿测量系统”是对高速列车运行姿态进行测量，获取列车高速运行时偏移量和倾斜角的检测系统。本文是“高速列车动态位姿测量系统”的一个重要组成部分--高速列车位姿测量系统测速定位传感器的设计，其重要功能是对列车进行测距定位，同时获得列车速度信息。位姿测量系统根据传感器提供的位置与速度信息，计算出不同截面通过测量系统时位姿的变化。 本文通过对测速定位传感器的列车定位原理进行分析讨论后，选择了利用脉冲激光测距方式设计传感器。本文对传感器组成、系统各个功能模块进行详细分析后，完成了从器件选型到硬件模块的构建，最终制作出了样机。本文将传感器分为以下四个模块进行设计：激光发射模块，激光接收模块，计时模块，控制模块。在发射模块，通过对器件的选取以及驱动电路的设计，能够发射出重复率为20K，脉宽小于100ns，峰值功率75W的脉冲激光；接收模块方面，通过前置跨阻放大器和二级电压主放大器的设计，使得接收通道在保证系统带宽的前提下，对小信号具有足够大的放大作用；计时模块方面，通过采用一种新的时刻鉴别技术减小了系统的漂移误差和误触发率，高精度计时芯片TDC-GP2的引入使得测量分辨率达到cm级。本文还为发射和接收通道设计了光学系统，有效地增加了系统测程同时降低了背景光噪声。最后，本文对样机做了初步实验，分析了测量结果的精度和线性度。实验表明，系统工作稳定，精度高，满足测量要求。 |
| 作者： | 解成超 |
| 专业： | 仪器科学与技术 |
| 导师： | 刘常杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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