一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法

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	一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法
其他题名	一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法
	王旭东; 程速
	2019-03-12
专利权人	辽宁骐迹科技有限公司
公开日期	2019-03-12
授权国家	中国
专利类型	发明申请
摘要	本发明公开了一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法，该近距离动态目标脉冲激光测距仪包括LD半导体激光器、光电探测器、运算放大器、比较器、TDC数字时间转换器、主控模块，其中光电探测器输出端与运算放大器输入端相连，运算放大器输出端与比较器相连，比较器输出端与TDC数字时间转换器相连，主控模块与TDC数字时间转换器进行数据的交互。本发明的一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法，通过双路比较器的双阈值设定Vth1和Vth2的获取之间的时间计算漂移误差时间，修补误差，获得精准的飞行时间，计算精确的距离。
其他摘要	本发明公开了一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法，该近距离动态目标脉冲激光测距仪包括LD半导体激光器、光电探测器、运算放大器、比较器、TDC数字时间转换器、主控模块，其中光电探测器输出端与运算放大器输入端相连，运算放大器输出端与比较器相连，比较器输出端与TDC数字时间转换器相连，主控模块与TDC数字时间转换器进行数据的交互。本发明的一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法，通过双路比较器的双阈值设定Vth1和Vth2的获取之间的时间计算漂移误差时间，修补误差，获得精准的飞行时间，计算精确的距离。
主权项	一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法，其特征在于：该近距离动态目标脉冲激光测距仪包括LD半导体激光器、光电探测器、运算放大器、比较器、TDC数字时间转换器、主控模块，其中光电探测器输出端与运算放大器输入端相连，运算放大器输出端与比较器相连，比较器输出端与TDC数字时间转换器相连，主控模块与TDC数字时间转换器进行数据的交互；其测量方法为：第1步，首先在测量范围的最远距离处，放置黑色粗糙表面，以获得在测量范围中，回波信号最弱的情况；第2步，在回波信号最弱时，观测运算放大器的输出电压的幅值，从而确定后级比较器的比较阈值电压；第3步，后级比较器为双路比较器，两路比较器阈值分别为Vth1和Vth2，其中Vth1比Vth2大，所以在选择比较器时，将Vth1设定为回波信号最弱时，运算放大器的输出电压值，而Vth2则比Vth1小即可；第4步，移动测量目标，观测运算放大器输出幅值，选择运算放大器输出信号较大，而又未出现饱和失真的波形，利用示波器采用出数据信号，得到经过运算放大器放大的激光回波电信号幅值信息，通过matlab软件对幅值进行简单中值滤波之后，再进行波形的拟合，拟合方式采用多次高斯线性拟合，激光回波信号为类高斯型信号，高斯波形主要描述特征为最大值，开口大小，中心位置，其中开口大小便是脉冲激光器的输出脉宽决定的，在脉宽不变的情况下，波形的开口大小也是固定；中心位置不是此方法关心的问题，因为比较器采用的上升沿触发；而信号的最大值则是有返回信号的激光强度决定的；因此理解为，不同材质，不同的距离对与脉冲激光测距仪的影响主要是回波信号的强度，即波形的最大值；因此通过matlab软件对回波信号的提取波形进行归一化之后，再进行比例缩放，然后在每个比例的波形得到设定阈值Vth1和Vth2两个幅值点在波形上所对应的时间差tk；在回波信号从最低点到信号幅值最大点的比例缩放过程，也就得到了在不同峰值情况下的时间差即tk；与此同时，也从matlab上求得实际波形零时刻t0与阈值电压Vth2的时间t2之间的时间差toff；toff实际便是回波信号强度变化所引起的漂移误差；第5步，主控模块控制LD半导体激光器输出脉冲激光，同时输出脉冲信号作为数字时间转换器TDC的测量strat信号；第6步，光电探测器接收到目标反射的激光回波信号并将其转换为电信号，电信号经过运算放大器放大之后传输给双路比较器；双路比较器将电信号与双路电压阈值Vth1和Vth2比较，当电信号比电压阈值大时，分别输出高电平作为数字时间转换器TDC的Stop1和Stop2信号；第7步，主控模块读取数字时间转换器TDC读取的start信号与Stop1信号之间的时间即t1，以及Stop1信号和Stop2信号之间的时间即tk；第8步，通过测量的tk以及公式计算toff，然后计算实际飞行的时间tof，公式tof=tk–toff; 第9步，通过tof计算目标实际距离；激光距离S的计算公式如，下：S=（cXtof）/2；其中c是光速，为3*10^8m/s。
申请日期	2018-11-23
专利号	CN109459757A
专利状态	申请中
申请号	CN201811402277.1
公开（公告）号	CN109459757A
IPC 分类号	G01S17/10
专利代理人	-
代理机构	-
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/55064
专题	半导体激光器专利数据库
作者单位	辽宁骐迹科技有限公司
推荐引用方式 GB/T 7714	王旭东,程速. 一种近距离动态目标脉冲激光测距仪和测量方法. CN109459757A[P]. 2019-03-12.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN109459757A.PDF（285KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文