[发明专利]一种脉冲激光测距仪及测距方法

说明书

本发明公开了一种脉冲激光测距仪及测距方法，包括：大功率半导体泵浦激光器驱动部分、小体积高增益激光回波探测部分和主控部分，本发明的创新性在于：1、在单次探测模式中采用了过阈值时间和动态灵敏度相结合的方法，保证测距仪在整个量程范围内都有较高的精确度.2、在多次测量模式中使用了自适应灵敏度调整和动态阈值比较相结合的办法，证测距仪在整个量程范围内都有较高的精确度。

技术领域

本发明涉及激光测距技术，特别涉及远距离范围高精度小体积的脉冲激光测距仪及测距方法。

背景技术

传统的小体积脉冲激光测距仪主要有两种，一种是采用905nm波段的半导体激光器作为光源的测距仪，但是半导体激光器能量小，光束质量差导致这种的小体积激光测距仪很难完成远距离的目标探测，而且测距精度差，单次测量精度一般在几十厘米甚至一米左右，无法满足在小体积应用场景下高精度测距的需求。

另一种是采用了1550nm波段的半导体泵浦固体激光器发的测距仪，由于这种激光器激光能量大，光束质量好，可以完成远距离测距任务，测量距离往往在几公里的级别，但种产品还存在以下一些问题。

(1)系统动态范围不足导致的测量量程小：

若以远距离探测为主，将探测电路的增益设置的很大，会导致近距离处波形失真严重，距离测量值出现偏差；若为了兼顾近距离探测，将探测电路的增益设置的很小，则探测器电路无法响应远处目标，从而导致最大测量距离下降，市面上类似的产品往往采用手动设置灵敏度的方式解决这个问题，这就导致每次测量不同目标时都要重新手动设置测距仪灵敏度，使用起来极其不便。

(2)测距行走误差大，测距精确度不高：

测距仪在测距时会受到行走误差的干扰，如图1所示，实际的信号探测电路中，一般采用阈值判别法，得到的测距时间为t₁，t₂。同样的距离，在激光回波能量小的时候t₂比较小；在激光回波能量大的时候t₁比较大，Δτ为测距行走误差。目前小体积激光测距仪通常采用过阈值时间方法解决这个问题，但是这种方法无法应对回波信号幅值严重失真的情况，会出现误差补偿失准甚至产生错误的测距值，所以对这种方法需要进行一定的改进。

(3)功耗、性能和体积无法兼容：

根据市场调研结果，目前市面上的小体积激光测距仪精度较高的一般都功耗高，体积大，而功耗低体积小的手持激光测距仪精度都比较差。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种脉冲激光测距仪，其特征在于，包括:

大功率半导体泵浦激光器驱动模块：在主控模块给出的驱动信号的作用下产生驱动电流驱使半导体泵浦激光器出光；

小体积高增益激光回波探测模块：将回波光信号转换为电压信号后进行增益、放大和整形；

主控模块：产生驱动信号给大功率半导体泵浦激光器驱动模块，接受小体积高增益激光回波探测模块的信号并进行处理，并将处理结果反馈给上位机，同时给整个测距仪供电。

本发明创造性的：

1、在单次测量模式下，为保证回波信号不失真不饱和，要求测距仪系统具有一定自动调节灵敏度的能力(而不是手动)，回波信号强时系统增益小，回波信号弱时系统增益大；在多次测量模式下，测距系统能够根据前一次回波信号水平迅速设置合适的系统增益，保证下一次回波信号不饱和不失真，以增大测距的量程。

2、传统的行走误差消除方式无法应对回波信号幅值严重失真的情况，本发明提出了一种新的行走误差消除方法：

在单次测量的模式下，使用过阈值时间配合动态灵敏度的办法消除行走误差，在多次测量模式下使用动态阈值比较加自适应灵敏度的方法消除行走误差。