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1、提高短距离脉冲式激光测距精度的研究_王雪祥第35卷第5期Vol.35No.52009年9月OPTICALTECHNIQUESep.2009光学技术-1582(2009)05-0792-04文章编号:1002提高短距离脉冲式激光测距精度的研究王雪祥,严高师,张弛,张璁(电子科技大学光电信息学院,成都610054)*摘要:脉冲式激光测距机因其结构简单、非合作目标、测量速度快、测量距离远等特点,被广泛应用于军事,遥感,工程建设等领域。但脉冲激光测距在短距离(100m内)测量中相对误差较高,大大限制了脉冲激光测距在短距离测距中的应用。针对短距离脉冲激光测距误差进行分析,采用单片
2、机控制TDC-GP2芯片在一个测量周期内进行多次测量,然后通过单片机计算取其平均值后输出,结合自动增益控制(AGC)技术、温度控制技术、以及雪崩二极管(APD)接收放大技术等,大大地提高了短距离脉冲激光测距的精度。关键词:激光测距;脉冲;噪声;带宽;误差;精度中图分类号:TN247文献标识码:A———————————————————————————————————————————————ThereaserchtoimprovetheprecisionofthelaserpulseranginginshortdistanceWANGXue-xiang,YANGao-shi
3、,ZHANGChi,ZHANGCong(SchoolofOptoelectronicInformation,UniversityofElectronicsScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054,China)Abstract:Thelaserpulserangingisusedinmilitary,remotesensing,engineeringconstructionandsoon,forit.ssimplestructure,non-cooperativetarget,thefarmeasuringdistanceandt
4、hequicklymeasuringspeed.Becausethelaserpulserangingrelativeerrorishigh,theapplicationinshortdistanceisrestricted.Theerrorofthelaserpulseranginginshortdistanceisana-lyzed.ByusingtheMCUtocontrolTDC-GP2chipforrepeatedmeasurementsinameasurementcycle,theaverageiscalculatedandoutputbyMCU.Witht
5、hetechnologyofautomaticgaincontrol,temperaturecontrol,APDreceivedandamplified,theac-curacyinshortdistanceforthelaserpulseranginggetagreatimprovement.Keywords:laserranging;pulse;noises;bandwidth;error;precision激光测距仪,作为非接触式的测量仪器,与其他测量方法相比具有测量速度快,测量精度高,测量距离远等优点,已被广泛地使用于军事装备、航空航天、工程建设、安全监测以及
6、智能控制等领域,涉及多种学科技术[1]。激光测距的基本原理是激光从激光器发射到达目标经———————————————————————————————————————————————反射回来,此过程经历的时间为tR,则易知目标与激光器之间的距离为R=ctR2到距离R的值。目前应用较广的激光测距仪,主要为脉冲式和相位式。通常根据所使用的激光器所发射的激光波形的不同,时间tR的测量方法相应的有两种:如果发射的是脉冲激光则是脉冲式测距;如果发射的是连续波激光则为相位式测距。相比相位式激光测距,脉冲式激光测距机具有结构简单、体积小、非合作目标、测量距离远等优点。*随着数百瓦甚至上
7、千瓦高功率半导体阵列激光器及光束光学整形压缩技术水平的提高,作用距离可达几十千米。但是在短距离(100m内)的激光测距中,脉冲式激光测距的相对误差比较大,大大限制了脉冲式激光测距机在短距离精密测量应用领域的使用。本文采用单片机控制TDC-GP2芯片在一个测量周期内进行多次测量,然后通过单片机计算取其平均值后输出。结合自动增益控制(AGC)技术、温度控制技术、以及雪崩二极管(APD)接收放大技术,大大地提高了短距离(100m内)脉冲式激光测距的精度。(1)式中c表示光速。只要设法测量出时间tR,即可得————————————————————
