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线阵扫描成像激光雷达是车辆自主驾驶应用的核心传感器,提升测距模块探测性能是提升线阵激光雷达系统总体探测性能的有效方式。本论文旨在通过研究并设计出高精度多通道并行测距模块以满足课题组车载线阵扫描激光雷达系统总体探测性能设计需求。论文首先基于传统激光雷达探测理论构建了线阵激光雷达单元探测精度仿真模型,在雷达系统前端设计参数一定的前提下分析了测距模块探测精度对系统总探测精度的影响,为测距模块探测参数优化设计提供了理论基础;依据线阵激光雷达系统总体探测性能指标对测距模块进行了需求分析,深入对比分析了常用激光脉冲飞行时间间隔测量技术原理和误差来源。基于延迟线数字插入法测时理论,以TDC-GPX芯片为核心构建了 12通道并行测距模块,完成了模块硬件和软件设计工作;搭建高精度时间间隔测量平台对测距模块探测性能进行校正,将结果与数据手册给出的参考性能进行了对比分析,讨论了影响测距模块探测性能的误差因素并提出了改进方法。实验验证了该模块在0～2μs时间范围内能实现测时分辨率优于73ps,测时精度优于110ps,测时绝对误差小于700ps的12通道并行测量。分析了环境温度和供电电压对测距模块测量性能的影响特性,设计了测距模块探测性能稳定电路,高低温实验验证了其有效性。对线阵扫描激光雷达系统探测性能进行了实验分析,结果表明,该线阵激光雷达系统测距分辨率优于2.5cm,在10～100m探测范围内系统总探测精度与数值仿真结果相符,小于100m探测距离内系统测距精度优于10cm,50m探测距离内探测精度优于5cm,各通道测量一致性良好,满足系统总体设计需求;将线阵激光雷达系统结合高速扫描平台对典型环境进行了三维探测实验,验证了该线阵扫描成像激光雷达系统能够实现成像像素为2000pixelX 12pixel,帧频为5frame/s的三维实时探测成像。成像结果中环境信息丰富,目标特征明显,为后续高精度环境重建、机器人道路规划导航等应用奠定了基础。