[发明专利]一种基于脉冲式的激光测距仪及其测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量仪器技术领域，特别涉及一种基于脉冲式的激光测距仪及其测距方法。

背景技术

脉冲激光测距仪使用脉冲激光器发射单个激光脉冲信号照射目标，并对由目标返回的回波脉冲激光信号进行探测，通过测量激光发射时刻和回波信号返回时刻之间的时间间隔，可获得目标到测距仪的距离。脉冲激光测距仪的测距公式为：R＝cΔt／2。其中，R是测量距离，c是光速，Δt是激光飞行时间包括脉冲激光信号往返飞行时间。由测距公式可知，脉冲激光测距仪的测距精度由对激光飞行时间的测量精度决定。由于回波脉冲激光信号幅度的变化和波形的展宽，使得回波接收电路输出的脉冲信号的幅度和波形发生变化，带来计时点的漂移，引起激光飞行时间的测量误差。因此需要采用时刻鉴别电路对回波接收信号进行时刻鉴别，为时间测量电路提供不受脉冲信号形状变化影响的计时点，减小飞行时间测量误差，提高计时精度。

目前，时刻鉴别电路的实现方法主要有以下三种：

一、前沿鉴别法(Leading Edge Discriminator)。前沿鉴别法通过固定阈值的方式，以脉冲前沿幅度等于所设阈值的时刻作为鉴别时刻，产生计时信号。前沿鉴别法由于触发比不恒定，在信号幅度变化会引起较大的漂移误差。

二、恒定比值鉴别法(Constant Fraction Discriminator)o恒比定时法将放大电路输出的脉冲信号分为两路，一路信号进行延迟后输入到鉴别比较器的同相输入端，另一路信号进行衰减后输入到鉴别比较器的反相输入端，鉴别比较器在两路信号的幅度相等时翻转，产生计时信号。恒比定时法可以消除由信号幅度变化引起的漂移误差，但当信号形状发生变化时，仍会产生一定的漂移误差。

三、高通容阻鉴别法(CR-High pass Discriminator)。高通容阻鉴别法使用高通滤波器将回波接收放大电路输出的单极性脉冲信号转变为双极性脉冲信号输出，使得原来脉冲信号的极值点变为零点，再由过零比较器对输出的双极性信号的过零点进行鉴别。高通容阻鉴别法对输入脉冲信号的幅度变化不敏感，但要求接收通道工作在严格的线性范围内。它的误差主要来自信号脉冲在计时点附近斜率的变化。

从时刻鉴别电路的设计原则上讲，在对信号进行时刻鉴别时，应该尽量避免对信号的幅度和波形进行模拟变化，以减少在时刻鉴别中引入的额外误差。在以上介绍的时刻鉴别方法中，方法二中对输入脉冲信号的延迟过程和衰减过程以及方法三中使用高通滤波器将回波接收放大电路输出的单极性脉冲信号转变为双极性脉冲信号输出过程，均对信号进行了模拟变化，会引入新的误差。而前沿鉴别法使用一个电压比较器和一个阈值电平就可以实现，电路形式简单，除了进行电平比较之外，不对信号进行任何其他处理，不引入其他误差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种体积小、外型美观、测距精准的基于脉冲式的激光测距仪及其测距方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于脉冲式的激光测距仪的测距方法，包括以下步骤：

(1)打开激光测距仪电源，对系统进行初始化；设定激光测距仪的测距模式为近距测量模式；

(2)将激光测距仪对准测量目标，按住测量按钮，使测量用的光波信号对着目标发射出去，激光测距仪会自动接收反射回来的回波信号；

(3)通过时间测量单元计算光波信号发射和接收的时间间隔；

(4)判断步骤(3)得到的测量值是否满足测距结果输出要求；若满足，则经换算输出距离结果；若不满足，则进入步骤(5)；

(5)自动切换并启动远距离测量模式，依次再运行上述步骤(2)和步骤(3)；

(6)判断步骤(5)得到的测量值是否满足测距结果输出要求；若满足，则经换算输出距离结果；若不满足，则结束此次测量过程。

上述技术方案所述步骤(1)的具体步骤为：

a、发射并接收预测量光信号；

b、自动计算当前测量环境的信噪比，根据信噪比设定一个测量“初始阈值”K₁3、根据权利要求2所述的一种基于脉冲式的激光测距方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体步骤为：

a、激光发射器发射激光脉冲信号的同时触发时间测量单元的起始端口，时间测量单元受触发后开始计时；

b、激光接收器接收到激光脉冲回波信号时触发时间测量单元的停止端口，时间测量单元受触发后停止计时，并自动计算出起始和停止之间的时间间隔Δt