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。