激光测距论文s王万祎

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1、激光测距激光工程研究院S201213017王万祎摘要:随着社会的发展，人类生活的自动化程度不断提高，对测距的要求也越来越高，在众多的测距方法中，激光测距因其良好的精确度特性经广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等各方面，激光正以自己独特的优势焕发勃勃生机,本文简单介绍了激光测距的原理应用。关键词：激光，脉冲测距，相位测距，脉冲宽度。一、激光测距的国内外状况和发展趋势1.激光测距的优点1.1测距精度高激光测距的精度与操作者的经验与被测距离无关，误差仅取决于仪器本身的精度。战术激光测距仪的误差在5m之内，科学实验的测距仪器的精度更高。例

2、如，在月球上安装角反射器，最好的测距记录是38440km，误差仅为10cm.1.2体积小，重量轻，便于携带军事上装备的激光测距仪，质量一般为10kg左右，激光由于方向性好，所以可以不用巨大的天线就可以发射很窄的光束。1.3分辨率高，抗干扰能力强窄的光束和短的脉冲宽度，不仅使横向和纵向的目标分辨率提高，而且不受电磁干扰和地波干扰。2.激光测距的国内外发展状况2.1国外状况激光测距技术是最早用于军事上的激光技术。世界上第一台激光测距仪与1961年诞生在美国休斯飞机公司，称为柯利达I型，1962年第一台军用激光测距仪成功的进行了示范表演。

3、之后该公司又相继研制出几种实验性军用激光测距机在部队进行试验和坚定，结果证明激光测距机可以作为一种新的测距机代替原装备的光学测距机。经过40多年的发展，军用激光测距机已经更新了两代，研制发展了三代。2.2国内状况在国内，激光测距仪器的研制开发和生产还处于一个较低层次水平上，光电测距仪的研制起步较晚，七十年代清华大学、北二光、常州二电等几家单位才开始研制。到目前为止，普通测距仪仅有少数几家公司可以生产，且型号单一(大多是80年代清华大学研制的DCH型测距仪)、精度较低、技术线路较为陈旧、稳定性不够理想。国内的激光测距仪主要以“南方测绘

4、”的的产品为准．相应的型号有ND一3000／2000红外测距仪．测试最远距离分别为3公里和2公里，精度为5mm+3ppm，调制频率分为3种(f精：14835547Hz，f粗l=146886Hz，f粗2=149854Hz)，发射波长(^)为O．865mm，焦距可调。计算中有相应的气象修正指数，可以说精度十分高，但只限于距离的测量，且需要反射棱镜。限制了该种测距仪的应用范围。3.发展趋势激光测距技术是以集光学、激光技术、精密机械、电子学、计算技术及光电子等多种技术的综合应用。随着激光技术、电子技术、计算技术和集成光学的发展，激光测距仪朝

5、着数字化、自动化、小型轻便化方向发展。并且而随着小型专用计算机的发展和应用，使激光测距仪的工作效率、测距精度和测量速度有了非常的提高。此外，半导体激光器的出现使整个仪器的体重和重量也大为减少。因此研究激光测距对于军工、科研等高精度要求的测距以及需要野外作业的测距有着很大的意义。二、激光测距的原理分析1、脉冲激光测距1.1原理：由激光器对被测目标发射一个光脉冲，然后接收系统接收目标反射回来的光脉冲，通过测量光脉冲往返的时间来算出目标的距离：其工作过程是：首先瞄准目标，然后接通激光电源，启动激光器，通过发射光学系统，向瞄准的目标发射激光

6、脉冲信号。同时，采样器采样发射信号，作为计数器开门的脉冲信号，启动计数器，时钟振荡器向计数器有效地输入计数脉冲，由目标反射回来的激光回波经过大气传输，进入接收光学系统，作用在光电探测器上，转变为电脉冲信号，经过放大器放大，进入计数器，作为计数器的关门信号，计数器停止计数。计数器从开门到关门期间，所进入的时钟脉冲个数，经过运算得到目标距离。测程远，精度与激光脉宽有关，普通的纳秒激光测距精度在米的量级。结束开始时钟脉冲t的测量：在确定时间起始点之间用时钟脉冲填充计数。1.2测距精度分析脉冲测距的精度可以由下式表示：ΔD=cΔt/2从上式

7、可以看出，测距精度主要是由激光飞行时间的准确精度来确定。而激光飞行时间的测量精确度主要依赖于接收通道的带宽、激光脉冲的上升沿、探测器的信噪比和时间间隔测量精确度。时间间隔测量精确度有与计数器频率有关，计数器频率越高时间间隔测量精确度越好。时间分辨率Δt还受激光的脉冲宽度，被测目标和光接收系统对脉冲的展宽等因素的影响。对于脉冲测距来说，距离L的测量精度关键是如何精确稳定地确定t的起止时刻和精确测量t，它们各自对应的是时刻鉴别单元和时间间隔测量单元。光速很快，计数频率的高低直接影响着所获得的测距精度。例如，当测距1500m时，光脉冲往返

8、时间t=2L/c=10μs，如果这时采用时钟脉冲频率为150MHz，那么在10μs时间间隔应计数1500个脉冲，也就是说每个脉冲所代表的距离为1m。在检测中如有一个脉冲的误差，其测距误差则有1m。这对远距离测距来说尚能允许，但对近距离