激光测距技术国内外发展状况的研究综述

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1、激光测距技术国内外发展状况的研究综述　1激光测距技术国内外发展状况　　国内外在20世纪70年代初的一些测量仪器开始采用了激光技术。世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的，被称作柯丽达1型。1971年，美国军方率先配置了AN/GVS-3型红宝石激光测距系统。自此，各国军队逐渐配备了用于侦查的激光测距机，各种型号的激光测距装置相应得到了应用。20世纪70年代，美国、俄罗斯等国的著名公司开展合作研究，其产品涉及工业、航天、海洋等多个方面。经过多年不断探索，激光测距机更

2、新了两代，已经研制更新到了第3代。第1代激光测距系统是光电倍增管探测器和红外宝石激光器构成的。但是由于占地面积广、重量重、耗费电量多等缺点而被第2代测距系统取代。第2代激光测距系统采用近红外钕激光器（主要是Nd：YAG激光器）和PIN光电二极管或者雪崩光电二极管。与第一代相比，第2代激光测距系统的耗电量和体积都小很多，因此得到了迅速发展。到20世纪70年代，YAG激光器技术趋于成熟，将这种激光器应用于远程、中程、短程的激光测距雷达以成为一种趋势。但是由于其对全天候测距精度低、兼容性差及损伤人眼的缺点，伴

3、随着激光技术与电子技术的发展，逐渐被第3代激光测距系统所取代。第3代激光测距系统相较于前两代而言有了十足的发展。其结构采用对人眼安全的激光器，并用最新电子的技术。并且体积小、耗电量少而精度更高。西方国家开发出了用途不同的测距系统，有单光束激光测距系统、二维激光扫描式测距系统等。其中，一维系统用于测量距离，二维系统用于扫描平面，监控一片区域，三维测距系统用于对空间的定位与三维轮廓测量等应用领域。由于激光测距系统的高精度、快速性及抗干扰性能强等优点而备受推崇。国外的许多科研机构和大学亦在此领域展开研究。　　

4、2008年，全球工业安全领域的专家迈赛展示了全新的LS30，能够产生一个达到190度的不可见的非接触的监控平面，并且能够用软件来自由的控制监控的区域，较易于满足特殊的工业要求。近些年，劳意斯提出了系列的测距系统，其分辨率达到30mm，可通过PROFIBUS-DP接口或红外接口与PLC等上位机实现通信。同时，莱卡公司亦推出了实用于不同场景的不同型号的激光测距系统，由其测距的快速性及电磁干扰的不敏感性而广泛应用在各个领域。　　20世纪70年代，国内激光器样机的研究出现了。北京光学仪器厂，苏州第一光学仪器厂先

5、后研制成功了以气体lunn;0.5m。接下来几年里，体积小、精度高的便携式测距机成为了研究的主题。在1999年，为提高测量精度，详细的判别了误差，认为测距的误差主要是由于接收系统响应时间和自量化时钟的频率稳定度以及脉宽的影响。2005年，清华大学赵大龙、秦来贵等人对激光测距机的接受问题做了初步分析，并提出了自触发测距的方案，减少了测距所带来的误差。2007年，中国科学院上海物理研究所采用了专用的时间间隔测量芯片TDC-GP1，不仅增加了测距范围，提高了测量精度，还便于控制和使用。2008年，中科院成功研

6、制出了基于时幅转换的激光测距系统，精度达到±5mm，处于国际先进水平。　　2激光测距技术的基本原理　　激光测距的常用方法有相位法、脉冲法。激光测距技术通常是对目标发射一个窄脉宽的激光脉冲或发射连续波激光束来测量目标距离的一种技术。下面将针对常用的下相位法及脉冲法做一些简单介绍。　　2.1相位法　　相位法是通过向目标发射连续的调制脉冲，并通过比对发射信号与接受信号之间的相位差来判断目标的距离。但是，对于目标的距离大于测量距离时将会出现多重结果。仅当相位差小于2π时有唯一值。并且仅当脉冲

7、频率高时误差才会降低，但相应的测量距离就会下降，因此本方法有较大的局限性。　　2.2脉冲法　　脉冲法lundash;目标与系统距离；　　脉冲往返于目标的时间间隔。　　虽然测量精度较相位法要低，但是脉冲激光测距法却有以下优点：第一，在两种方法的总平均功率相同的情况下，脉冲激光测距法可以产生瞬间的大功率，从而使得接收信号足够强，相较而言测量距离就相应的增大。第二，在一般情况下，脉冲测距法的测量速度快，而相位法由于需要比较信号之间的相位差，因此测量时间较长，不适合高频率的测量。第三，脉冲式测距法安全性和隐蔽性

8、好。