一種不等間距的激光多脈沖測距方法及其測距裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種不等間距的激光多脈沖測距方法，發(fā)出多個不等間距的脈沖，在每個周期脈沖的位置處引入一個隨機時間變量，記錄測距起始時刻，當(dāng)接收到多個脈沖時，信號處理模塊有明顯的峰值信號輸出，并記錄測距終止時刻，計算目標(biāo)的距離。本發(fā)明還提供一種激光多脈沖測距裝置，包括發(fā)射器、接收器、發(fā)射天線和接收天線，發(fā)射器通過發(fā)射天線發(fā)射不等間距多激光脈沖，經(jīng)被測目標(biāo)反射后被接收天線導(dǎo)入接收器內(nèi)，并計算距離。本發(fā)明是在每個周期脈沖的位置處引入一個隨機時間變量，可以在提高回波信噪比的同時，準(zhǔn)確的得到回波到達的時刻，避免傳統(tǒng)等間距脈沖疊加時所引起的虛警。
【專利說明】—種不等間距的激光多脈沖測距方法及其測距裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光測距儀、激光雷達領(lǐng)域，涉及一種利用不等間距激光多脈沖測距的方法及其測距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光雷達具有探測強度、速度、距離三維成像的能力，獲得的信息比一般的相機更加豐富。隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)和工藝的成熟，高重復(fù)頻率的激光脈沖二極管成為了廣泛使用的光源，脈沖探測技術(shù)成為了重要的探測手段。
[0003]激光脈沖測距的一般原理是，驅(qū)動電路發(fā)射一束激光脈沖，同時記下該起始時刻T0，激光脈沖信號到達被測目標(biāo)后反射回來，接受電路接受回波信號，并記下該終止時刻Tl，根據(jù)公式L=C*(T1-T0)/2，就可計算出測距裝置到被測目標(biāo)之間的距離，其中C為光速，L為得到的距離。
[0004]脈沖探測技術(shù)屬于激光回波直接探測技術(shù)，脈沖回波的信噪比是決定探測能力的決定性指標(biāo)。如何提高信噪比是目前高重復(fù)頻率激光探測技術(shù)的重要研究方向。從信號處理的角度來講，激光多脈沖積累是有效提高信噪比的方法。
[0005]傳統(tǒng)的多脈沖回波測量方式為
【權(quán)利要求】
1.一種不等間距的激光多脈沖測距方法，其特征在于包括如下步驟， 步驟一:由脈沖信號發(fā)生器發(fā)出m個不等間距的脈沖，第一個脈沖起始點在時刻t，第j個脈沖的時刻在t+(j-l)T+ Δ Tx，最后一個脈沖的時刻在t+(m-l)T，總的脈沖串的長度為m*T，其中T是脈沖的間距，Δ Tj為隨機時間變量{ Δ Tj, I ^ j ^m-1, j e Z},主控制器記錄第一個脈沖發(fā)射的時刻作為測距起始時刻Τ0，并將T和Λ Tj發(fā)送至信號處理模塊用于回波信號處理； 步驟二:脈沖信號發(fā)生器發(fā)出的脈沖序列通過激光器驅(qū)動電路驅(qū)動激光二極管產(chǎn)生激光脈沖，并經(jīng)過發(fā)射天線向被測目標(biāo)發(fā)射激光脈沖； 步驟三:激光脈沖經(jīng)被測目標(biāo)反射后形成回波光信號，并被光電探測器通過接收天線接收，光電探測器將回波光信號轉(zhuǎn)化為回波電信號，回波電信號經(jīng)過接收電路被放大后送至采樣電路中進行采樣，采樣出回波數(shù)字信號為x(t)； 步驟四:回波數(shù)字信號x(t)經(jīng)過信號處理模塊產(chǎn)生輸出信號y(t)，該信號處理模塊按照脈沖間距T將回波數(shù)字信號裁剪成m段并疊加輸出，該輸出信號y(t)的具體計算方法是:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光多脈沖測距方法，其特征在于，所述步驟三中采樣的回波數(shù)字信號x(t)為電壓信號或電流信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光多脈沖測距方法，其特征在于，所述ΛTj=r*pw,其中pw是脈沖的寬度，r是O到10內(nèi)的隨機整數(shù)。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述測距方法的激光多脈沖測距裝置，包括發(fā)射器、接收器、信息處理器以及測距天線裝置，發(fā)射器包括脈沖信號發(fā)生器、驅(qū)動電路和激光二極管，該接收器包括光電探測器、接收電路、采樣電路，該信息處理機包括信息處理模塊和主控制器，其特征在于: 所述測距天線裝置包括同軸設(shè)置的發(fā)射天線和接收天線，該發(fā)射天線和接收天線外圍分別設(shè)置有發(fā)射套筒(1)和接收套筒(2)，所述發(fā)射天線為發(fā)射透鏡組(3)，接收天線為接收透鏡⑷； 所述發(fā)射透鏡組(3)固定在發(fā)射套筒(1)內(nèi)徑中，發(fā)射透鏡組(3)與激光二極管(5)光路連接，該激光二極管的外壁與發(fā)射套筒內(nèi)壁過盈配合； 所述接收透鏡⑷通過接收隔圈(6)以及壓圈(7)固定在接收套筒(2)前端內(nèi)，接收套筒內(nèi)設(shè)置有用于固定光電探測器(8)的固定板(9)，該固定板通過尾部壓圈(10)卡設(shè)在接收套筒(2)后端內(nèi)，所述接收透鏡(4)與光電探測器(8)光路連接； 發(fā)射套筒(1)套設(shè)在接收套筒(2)的前端內(nèi)，并通過緊錠螺釘(11)調(diào)整發(fā)射套筒與接收套筒的間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光多脈沖測距裝置，其特征在于，所述發(fā)射套筒(I)與接收套筒(2)之間間隙配合，該間隙內(nèi)填充樹脂用于固定內(nèi)外結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光多脈沖測距裝置，其特征在于，所述發(fā)射套筒(I)中用于固定發(fā)射透鏡組(3)的前端部采用筋板支撐結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01S17/10GK103926590SQ201410129643
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】梁華為, 陳向成, 王少平, 梅濤, 丁祎, 丁驥, 張飛 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院