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脉冲半导体激光测距的研究

王秀芳  
【摘要】:本文主要介绍了脉冲半导体激光测距技术,在非合作目标情况下,测量距离从几米到几公里,测量精度为±0.5m的研究与发展状况。通过提高飞行时间测量的精度,以达到提高距离测量精度的目的。在理论上,分析了脉冲半导体激光测距误差主要来源,以及影响飞行时间测量精度的各种因素,总结了提高测距精度的几种主要方法。 脉冲半导体激光测距主要包括发射系统、接收系统及时间测量单元。为了提高单脉冲激光测距精度,要求激光发射脉冲宽度窄、能量高、测量脉冲的转换速率快、接收系统的带宽宽。 在激光发射方面,使用专用的激光二极管和高性能驱动芯片产生高质量的光脉冲作为测距信号;在光信号接收方面,使用对特殊波长响应度极高的低噪声的雪崩二极管作为接收器件,利用高带宽放大芯片提取有用信号。在计数部分利用低频率时钟信号源作为基准,使用倍频器PLL产生高频率的ECL电平时钟信号,意在解决高频晶体振荡器作为时钟信号源稳定度不够的问题;研究利用大规模可编程逻辑器件结合时钟电路实现高时间分辨率的计数器;运用计算机串口进行高速数据采集。对实验装置进行了实验验证,在能见度为5Km的情况下,最远测程可达到3公里,测距精度优于0.5m,测距的重复频率以1KHz稳定输出,并且有良好的抗干扰能力。


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