一种基于波形时域配准分析的脉冲激光测距系统测距的方法

摘要

本发明涉及基于波形时域配准分析的脉冲激光测距系统和方法，系统包括软硬件两部分，软件含有通信软件、波形时域配准分析算法、多次回波算法、距离与反射率算法。测距方法为在控制电路输入控制信号及发送脉冲给激光发射器；当发射器选用只发射一路激光的,则激光经准直镜到分束镜分成两束，一路经光衰减器进入探测器a，另一路经凸透镜发射到目标上；若选用的发射器发射二路激光则一路激光直接进入探测器a，另一路经凸透镜发射到目标上。目标反射激光经凸透镜、滤光片发射到探测器b，探测器b把激光回波转换为模拟信号，两路模拟信号分别经模拟放大电路后在AD转换器转为数字信号，在分析模块通过波形时域配准分析，测距结果由控制电路输出。

主权项

一种基于波形时域配准分析的脉冲激光测距系统测距的方法，其特征在于：按如下步骤测距：⑴、在脉冲激光测距系统的控制电路输入端输入控制信号，控制电路发送控制信号给分析模块，使分析模块进入工作状态，同时，控制电路发送脉冲触发信号给激光发射器，触发激光发射器发射脉冲激光；所述的脉冲激光测距系统包括硬件部分和软件部分，硬件部分含有控制电路、激光发射器、凸透镜、滤光片、APD探测器、模拟放大电路、高速AD转换器、分析模块和准直镜、分束镜、光衰减器的组合模块，所述的控制电路与分析模块电互连，高速AD转换器与分析模块电连接；控制电路还与激光发射器电连接，激光发射器与准直镜、分束镜、光衰减器的组合模块及APD探测器a通过光连接，所述的滤光片与APD探测器b通过光连接，所述的两个APD探测器a、b分别与模拟放大电路电连接，模拟放大电路与高速AD转换器电连接；所述的控制电路用于发送脉冲触发信号给激光发射器，触发激光发射器发射脉冲激光，同时，控制电路还发送控制信号给分析模块，使分析模块进入工作状态，分析模块在进行波形时域配准分析后发送检测结果通过控制电路输出；所述的软件部分含有：控制电路与分析模块的通信软件、波形时域配准分析算法、多次回波分析算法、距离与反射率测算算法；所述的分析模块为FPGA分析模块或者DSP分析模块；所述的激光发射器有两种，为仅输出一路脉冲激光的发射器和输出两路脉冲激光的发射器；若激光发射器选用具有输出两路脉冲激光的发射器，则其中发射的一路小功率脉冲激光直接发射到APD探测器a，另一路大功率脉冲激光通过凸透镜发射到目标；所述的滤光片、分束镜和凸透镜为共轴或者为旁轴；⑵、若选用的激光发射器仅输出一路脉冲激光，则发射的脉冲激光经过准直镜发射到分束镜，发射脉冲激光按照分束镜设定的光强比分为透射激光和反射激光两束激光，透射激光进入光衰减器，经过光衰减器的透射激光强度被部分衰减；而反射激光通过凸透镜聚光发射到目标上；若选用的激光发射器输出两路脉冲激光，则其中发射的一路小功率脉冲激光直接发射到APD探测器a，另一路大功率脉冲激光通过凸透镜发射到目标；⑶、进入APD探测器a的脉冲激光转换为模拟信号，所述的模拟信号携带发射脉冲激光信息进入模拟放大电路，发射脉冲激光信息放大后进入高速AD转换器，经过高速采样转换为数字信号，所述的数字信号携带发射脉冲激光信息进入分析模块等待处理；⑷、经过凸透镜聚光的反射激光发射到目标上，目标反射的激光回波再次经过凸透镜聚光，反射到滤光片上，通过滤光片滤除其他干扰光，发射到APD探测器b，APD探测器b把脉冲激光回波转换为模拟信号，所述的模拟信号携带脉冲激光回波信息进入模拟放大电路，信号放大后进入高速AD转换器，经过高速采样转换为数字信号，所述的数字信号携带激光回波信息进入分析模块等待处理；⑸、分析模块分别接收到发射脉冲激光和脉冲激光回波的数字信号，通过波形时域配准分析，测算出脉冲激光飞行时间，即发射脉冲激光时刻与接收脉冲激光回波时刻的时间差，通过脉冲激光飞行时间测算目标距激光测距仪的距离；通过脉冲激光回波强度和发射脉冲激光强度比测算目标反射率，通过分析多次回波的时间差，测算发生多次回波的目标间距；⑹、分析模块向控制电路发送检测结果，包括目标距离、目标反射率、多次回波距离，通过控制电路对外输出检测结果。