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扩大脉冲式激光测距测量范围的研究

导读: 本文分析了普通激光测距仪远端测距受限的原因,提出了运用数字相关检测技术来对信号进行处理,从而扩大测量范围的方法,并对某型号激光测距仪采用数字相关检测技术后测距范围的扩大进行了理论推导。

  本文分析了普通激光测距仪远端测距受限的原因,提出了运用数字相关检测技术来对信号进行处理,从而扩大测量范围的方法,并对某型号激光测距仪采用数字相关检测技术后测距范围的扩大进行了理论推导。

  1引言

  脉冲激光测距利用激光脉冲持续时间极短,能量相对集中,瞬时功率(可达兆瓦量级)很大的特点,在无合作目标时,是中远距离激光测距的唯一手段,但是现有激光测距仪一般均采用模拟电路,通过鉴别局部特征来判断计时终点,导致激光测距仪在远端的测距范围受限。如果采用高速AD变换,将模拟量变换为数字量,采用数字相关技术进行处理,可以更准确的判断计时点的位置,从而扩大测距范围。

  2测距原理

  脉冲发生电路驱动激光器发出一个激光脉冲,其中一部分功率直接进入接收电路,经过放大与增益控制单元、计时点判别单元产生计时起始(START)信号,该激光脉冲遇到目标物体返回后,产生计时终止(STOP)信号,测出两个信号之间的时间差T,然后根据下式可以得到目标物的距离:

  在放大与增益控制单元和计时点判别电路之间的典型信号波形如图1。

  起始脉冲和回流脉冲的上升时间一般在10ns左右,脉宽一般为几十个纳秒,起始脉冲可用函数VE=AEδ(Tstart)表示,则回波脉冲VR=ARδ(Tstart+Td),当目标物距离为L时,测距方程为:

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