Investigating approaches to improve the range of an existing laser sensor, using signal processing and amplification methods.

Català: Sortit per primera vegada en el any 2008, el SRL és utilitzat per detectar vehicles apropant al davant i, si necesari, començar una maniobra de emergència. El sensor en l'estat actual té un abast de 14 metres. L'objectiu d'aquest PFC és investigar mètodes per millorar l'abast del sensor. L'abast està limitat per dues raons: 1. Només 16 registres estan a disposició per a l'emmagatzematge de el senyal rebuda. 2. La SNR és molt baixa per a objectius amb baixa reflectivitat. Després d'introduir el sensor actual, aquest PFC tracta de diverses maneres per millorar el rendiment del sensor. A distàncies superiors a 14 metres, el senyal d'eco rebuda no està sencera: ha de ser reconstruïda. El primer mètode consisteix a utilitzar una extrapolació polynomial per a la reconstrucció. El segon mètode tracta de baixar la freqüència de mostreig de la conversió analógica-digital. Per objectius que tenen baixa reflectivitat, l'abast del sensor està limitat per la relació senyal a soroll. Algunes opcions estan estudiades, una d'elles consisteix en augmentar el guany de l'amplificador de transimpedencia del sensor. L'altra opció consisteix a incloure en el sensor un nou amplificador dissenyat específicament per a tasques de computació de distàncies utilitzant senyals òptiques.

Castellano: Salido por primera vez en el año 2008, el SRL es utilizado para detectar vehículos acercándose en frente y, por si acaso, empezar una maniobra de emergencia. El sensor en el estado actual tiene un alcance de 14 metros. El objetivo de este PFC es investigar métodos para mejorar el alcance del sensor. El alcance está limitado por dos razones: 1. Solamente 16 registros están a disposición para el almacenamiento de la señal recibida. 2. La SNR es muy baja para objetivos con baja reflectividad. Después de introducir el sensor actual, este PFC trata de varias maneras para mejorar el rendimiento del sensor. A distancias superiores a 14 metros, la señal de eco recibida no está entera, entonces tiene que ser reconstruida. El primer método consiste en utilizar una extrapolación polynomial para la reconstrucción. El segundo método trata de bajar la frecuencia de muestreo de la conversión analógicadigital. Para objetivos que tienen baja reflectividad, el alcance del sensor está limitado por la relación señal a ruido. Algunas opciones están estudiadas, una de ellas consiste en aumentar la ganancia del amplificador de transimpedencia del sensor. La otra opción consiste en incluir en el sensor un nuevo amplificador diseñado específicamente para tares de computación de distancias utilizando señales ópticas.

English: First released in the year 2008, the Short Range Lidar is used to detect closing vehicles in front and, if necessary, initialize an emergency braking maneuver. The current sensor has a range of about fourteen meters. The scope of this thesis is to investigate approaches in order to improve the range. The range is in fact limited by two factors: 1. Only a limited number of registers are available to store the echo signal. 2. The Signal-to-Noise Ratio(for low reflective targets). After evaluating the sensor in itâ s current status, this thesis presents some approaches to solve the issues we presented earlier. At distances further than the standard range of 14 meters, the echo signal stored in the sensor is not complete, hence it has to be reconstructed. A first method is discussed: a mathematical modelisation of the laser pulse is proposed and then used to reconstruct the echo signal. Then a second method is proposed: changing the sampling frequency of the analog-todigital conversion. The range is also limited by the SNR for low reflective targets. Some possible options regarding the amplification stages of the SRL are also discussed. One of the options consists into changing the gain value of the transimpedance amplifier included in the sensor. The other option was to include a new preamplifier designed specifically for optical signals.