脉冲激光测距机

主要论述脉冲激光测距机的国外发展概况及主要技术难点，并分析了脉冲激光测距机对国防科技及军队武器装备发展的影响。     

脉冲激光测距接收电路的设计

从脉冲激光测距的特点出发,结合APD工作条件,以及回波信号特征,设计了一种脉冲激光测距接收电路。该电路采用两级放大电路,其中前置放大电路具有自动增益控制功能,有效地解决了因测量距离的远近不同而导致回波信号幅度变化大的问题,为后续电路的信号处理提供了条件。     

脉冲半导体激光测距机的研制及应用

脉冲半导体激光测距机具有结构简单、体积小、质量轻等特点,在中、近程测距方面有明显优势。目前其作用距离可达1km,精度可达几厘米。脉冲半导体激光测距技术的研究始于20世纪60年代,80年代中期陆续解决了其中的关键技术问题,研制出各种不同用途的样机,90年代中期技术日臻完善,新产品不断出现。预计近期将是其应用产品大发展的阶段,应用领域非常广泛。文中介绍了国内外研制及应用情况,并列举了几项典型应用。     

脉冲激光测距接收技术的研究

从脉冲激光测距的光电探测器人手,构建模型理论分析了漂移误差产生的原因,进一步给出了PIN管的光响应时间及其抖动大小与光照强度的近似函数关系．为稳定高效的探测反射激光脉冲信号和提高环境抗干扰能力,提出具有自动增益控制的自触发脉冲激光测距方案,不但减小脉冲信号上升沿引起的测距误差,而且也减小由于信号幅度变化带来的漂移误差影响．     

基于CPLD 的脉冲激光测距飞行时间测量

研制了基于CPLD的脉冲激光测距飞行时间测量系统。CPLD的使用提高了激光测距仪的精度，并且可灵活修改设计，使同一硬件系统可用于不同类型的脉冲激光测距仪的飞行时间测量。此系统结构简单，体积小，可靠性高，非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪。     

脉冲激光测距系统中高精度时间间隔测量模块的研究

时间间隔的测量精度对脉冲激光测距系统的测量精度起决定作用.为此研制了一高精度时间间隔测量模块,该模块基于专用时间数字转换芯片开发,采用延迟线插入法技术,最大测量时间可高达200ms,测时分辨率最高可达125ps,对应测距分辨率18.75mm,适用于远距离的测量.给出了硬件和软件设计方法以及模块的测试结果.     

脉冲激光测距信号插值的新算法研究

提出了一种针对脉冲激光测距中非合作目标定位的新算法。该算法采用相关检测所得的峰值位置附近的若干采样点进行插值运算,并根据采样点距离峰值位置的远近赋予不同的权重,然后进行加权平均,从而得到非合作目标的准确位置。该算法充分利用了相关检测峰值位置附近的众多采样信息,避免了单个采样点对定位精度的影响,显著地提高了定位的精确度和稳定度。实验表明,该算法比直接用相关检测,测量精度约提高了1倍。     

基于CPLD 的脉冲激光测距飞行时间测量

研制了基于CPLD 的脉冲激光测距飞行时间测量系统。CPLD 的使用提高了激光测距仪的精度,并且可灵活修改设计,使同一硬件系统可用于不同类型的脉冲激光测距仪的飞行时间测量。此系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪。     

862nm扇面光束脉冲激光器模块

设计并制作了一种新颖的扇面光束半导体激光器模块,并在模块中集成了高输出电压、高重复频率驱动电路.该模块由多个LD芯片在慢轴方向沿圆弧排列而成,采用微柱透镜和平凸柱面镜对LD快轴光束进行准直.驱动电路采用DC-DC电路产生高电压、采用门电路延迟法产生驱动电脉冲.实验测试表明:该模块峰值光功率为1 750 W,光脉冲宽度为6 ns,脉冲间隔为20μs,光束水平发散角为41.2°,垂直发散角为0.23°;可以实现大视场空间、低间隔时间光束发射.     

脉冲激光测距漂移误差的研究

光脉冲接收是脉冲激光测距的关键技术之一。稳定有效地探测反射激光脉冲信号和提高脉冲激光测距戗的环境抗干扰能力，是光脉冲接收技术需解决的主要问题。对PIN光电二极管的光探测过程进行了理论分析。指出PIN管中的光生载流子和耗尽层电荷的相互作用导致了耗尽层宽度的改变，进而引起PIN管的光接收响应时间的变化。结合半导体基本理论，构建了相应的PIN管光探测过程理论模型，定义两个描述PIN结性能的特征参数单位光功率敏感度K和单位时间抖动△rp0，进一步给出了PIN管的光响应时间及其抖动大小与光照强度的近似函数关系。该理论模型成功用于解释自触发脉冲激光测距中的漂移误差现象，经过对实验现象和相应实验结果的定性分析，验证了理论分析的正确性。     

并行计数法脉冲激光测距的研究

提出脉冲激光测距中利用并行计数法测量时间间隔。传统数字法测时误差主要是开始和结束两个脉冲周期的计数误差。为此利用CPLD高速缓冲的延迟特性产生多路同频且相位均匀分布的时钟脉冲,用多个计数器在这两个周期并行计数,用计数结果均值作为最终结果。相当于将脉冲周期T细分为多份,每份相当于1个脉冲。实现了在不增加测量时间和盲区的前提下,提高测量精度;解决了传统脉冲激光测距系统中提高精度与缩短测量时间和盲区的矛盾。     

脉冲激光测距仪测距方程和测距性能分析

采用信噪比分析和计算了脉冲激光测距仪的测距方程，大气性能，测距概率和虚警率以及测距精度高，为系统设计和研究提供依据。     

基于循环平稳随机序列的脉冲激光测距方法

脉冲定时误差会使测距精度恶化,为此,提出了一种基于循环平稳随机序列的脉冲激光测距方案。该方案首先将回波脉冲定时信号映射在周期基准信号上,由此构造出一个循环平稳的随机序列,将对脉冲定时时间的测量转化为对循环平稳随机序列的参数估计。该方法利用了循环平稳随机过程在时间上呈现为周期性平稳变化的特征,从携带时间抖动等误差的测量数据中高精度地估计参数,从而获得高精度的目标距离。为了获得循环平稳随机序列测量数据,提出了一种遍历欠采样方法,以解决在采样频率与信号频率相差很大的条件下进行等效等间隔采样的困难。以此原理研制出的脉冲激光测距仪具有精度高、原理结构简单等优点,测试后可知,在激光出瞳平均功率为1 mW的条件下,当信噪比为10时,无合作目标测程为300 m,测距精度为±(2 mm+2×10^-6D)。     

TDC-GP2芯片在脉冲激光测距系统中的应用

脉冲激光测距系统在各个领域均有广泛应用,而时间测量精度决定了距离测量精度。传统的时间测量方法都存在自身缺陷,难以实现精度高且响应灵敏的脉冲时间间隔测量,因此详细介绍了一款时间数字转换芯片——TDC-GP2芯片。该芯片利用逻辑门延迟来实现高精度时间测量,其配合粗值计数器使用时的最大测量范围为4ms。基于TDC-GP2芯片的测量范围1可实现典型分辨率为50 ps(均方根值)、测量范围为0~1.8μs的高精度时间间隔测量。该研究在各类测时方法中处于领先水平。     

激光脉冲测距的测距精度及误差分析

以激光脉冲测距的原理为基础,对激光脉冲探测理论进行了分析,在分析影响激光脉冲测距的各种误差源的基础上,给出了误差修正公式,并指出该误差是影响激光脉冲测距精度的主要因素．同时对激光脉冲测距的精度和误差进行了定性的分析,提出了试验中提高测距精度的主要途径,为正确分析靶场光学测量设备的整体效能提供依据．     

脉冲式激光水下测距数字检测技术研究

文中针对激光水下测距信噪比低、回波信号提取困难的问题,采用数字检测技术进行处理,大幅提高了检测信噪比和激光水下测距能力,同时拓宽了激光测距的应用范围。     

激光键合技术在封装中的应用及研究进展

激光键合技术以其局部非接触加热、灵活性强和可控性能好的优点在电子封装、光电子封装以及MEMS封装中得到了应用。以几种激光键合技术的研究和应用为实例,分析和探讨了激光键合技术中的关键问题及其发展趋势。     

基于TDC-GP22的脉冲激光测距系统设计

为满足激光测距领域大量程、高精度、高分辨率的应用需求,设计了一种高精度脉冲激光测距系统。系统基于最小可分辨45ps的专用计时芯片TDC-GP22实现高精度、高分辨率的时间间隔测量,并采用高带宽放大电路及恒比定时时刻鉴别方法提高系统精度。详细论述了TDC-GP22时间间隔测量模块的硬件设计及软件流程。实验结果表明,该系统的测量分辨率达45ps,对时间间隔1μs内的测量精度可达60ps,对应150m测距精度可达1cm;对时间间隔1μs以上的测量精度可达1ns,对应千米级测距精度可达0.15m,满足高精度距离测量的应用需求。     

相位激光测距技术的研究

文章介绍了相位激光测距技术的基本原理以及较为精确的测量方法,分析采用了多个辅助频率进行相位激光测距的原理,既解决了单一频率测量的矛盾,又扩大了测量的范围,达到了测距时高精度、大范围应用的实际要求.