CN202149769U - 车载车距砷化镓半导体激光测距仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载车距砷化镓半导体激光测距仪，为解决现有技术中测量精度低的问题而发明。包括用于产生红外脉冲激光信号的发射部分和用来接收被测目标反射回来的激光束并对其进行聚焦使之成像的接收部分；其中，发射部分由调制单元、激光器和光学发射单元组成；其中，所述的激光器为砷化镓半导体激光器；接收部分由光学接收单元、信号处理及控制单元以及显示单元组成。采用脉冲-相位相结合的方式进行测距，利用发射连续的脉冲激光信号来实现脉冲和相位测距，克服了现有技术的缺点，取得了高的测量精度和无合作目标的远距离测程，并具有抗干扰能力强、体积小、重量轻等特点。

Description

车载车距砷化镓半导体激光测距仪

技术领域

本实用新型涉及一种车载车距激光测距仪，特别涉及一种车载车距砷化镓半导体激光测距仪。

背景技术

目前应用的激光测距仪一般有脉冲式和相位式两种，虽已在各种测量行业中得到了广泛应用，但这两种测距方式还存在一些缺点。

1.脉冲式激光测距原理

脉冲激光测距是利用发射和接收激光脉冲信号的时间差来实现对被测目标的距离测量，其测距公式为：

$D=\frac{1}{2}\mathrm{ct}$

式中D是测量距离，c是光速，t是测距信号往返时间。从公式中可知，只要测量出激光脉冲发射和接收所用的往返时间，就可以求出被测量的距离。这种脉冲式激光测距一般采用红宝石、YAG等固体激光器，输出功率大、测程远，但测距精度较差，且不利于仪器的小型化。

2.相位式激光测距原理

相位式激光测距是利用发射连续激光信号和接收倍之间的相位差所含有的距离信息来实现对被测目标距离的测量，相位法测距的一般公式为：

$D=\frac{c}{2}\left(\frac{\mathrm{\φ}}{2\mathrm{\πf}}\right)$

式中是检测的相位差，f是填充脉冲的频率。从公式中可以看出这种测距方式是一种间接测距方式，只要检测出发射和接收信号之间的相位差，就能求出被测量的距离。这种测距方法一般应用连续光源He-Ne激光器，功率小、无合作目标情况下一般无法测距。但由于利用了调制和差频等技术可实现高的测量精度。

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型的提供一种测量精度高和无合作目标的车载车距砷化镓半导体激光测距仪。

为达到上述目的，本实用新型的车载车距砷化镓半导体激光测距仪，其特征在于，包括用于产生红外脉冲激光信号的发射部分和用来接收被测目标反射回来的激光束并对其进行聚焦使之成像的接收部分；其中，

发射部分由调制单元、激光器和光学发射单元组成；其中，所述的激光器为砷化镓半导体激光器；

接收部分由光学接收单元、信号处理及控制单元以及显示单元组成。

特别是，所述的调制单元由振荡单元、脉冲调制单元和相位式调制单元组成；

所述的信号处理及控制单元对应于所述的调制单元至少包括脉冲检测单元和相位检测单元，其中，所述的脉冲检测单元用于根据接收到的信号进行粗测，所述的相位检测单元用于根据接收到的信号进行精测。

上述结构中，采用脉冲-相位相结合的方式进行测距，利用发射连续的脉冲激光信号来实现脉冲和相位测距。应用发射和接收脉冲信号的时间差实现对距离的粗测，用发射和接收连续信号之间的相位差来实现对距离的精测，然后将两种测量距离在技术上有效的结合起来实现对距离的测量。克服了现有技术的缺点，取得了高的测量精度和无合作目标的远距离测程，并具有抗干扰能力强、体积小、重量轻等特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型实施例的结构框图。

图3为本实用新型中信号及控制单元实施例的电路图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

为达到上述目的，本实用新型的车载车距砷化镓半导体激光测距仪，包括用于产生红外脉冲激光信号的发射部分和用来接收被测目标反射回来的激光束并对其进行聚焦使之成像的接收部分；其中，

发射部分由调制单元、激光器和光学发射单元组成；其中，所述的激光器为砷化镓半导体激光器；所述的调制单元由振荡单元、脉冲调制单元和相位式调制单元组成；

接收部分由光学接收单元、信号处理及控制单元以及显示单元组成。它具有体积小，耗能少和寿命长的优点，可用于光信息传输和信息处理，以及激光测距等。

所述的激光器宜采用半导体激光器，如GJ1320砷化镓半导体激光器。

所述的信号处理及控制单元对应于所述的调制单元至少包括脉冲检测单元和相位检测单元，其中，所述的脉冲检测单元用于根据接收到的信号进行粗测，所述的相位检测单元用于根据接收到的信号进行精测。如图2所示，通常的信号处理控制系统包括光电接收电路、宽频带放大电路、脉冲、相位检测电路、时基电路、信号处理电路等。主要作用是将返回光信号转变为电信号，并进行放大、相位检测、时基脉冲计数及对信号处理后输出到显示电路。

显示单元包括驱动电路和液晶显示部分。主要用于显示被测量的距离数值。

本实用新型的原理框图如图2所示。电路的工作过程是：(1)发射系统：振荡器I产生振荡信号经分频器和调制器使半导体激光器产生连续的脉冲激光信号，经光学系统发射给被测目标。(2)接收系统：由被测目标返的回波激光脉冲激光信号经光学接收系统、光电转换器、放大器传输给电路测量系统。(3)距离的粗测：激光发射时的取样信号打开粗测的控制门路，粗测计数器开始工作，由放大器输出的回波信号关闭粗测计数器，从而实现了对被测目标的粗测(4)距离的粗测：放大器输出的回波信号经倍频器后，由测距混频器输出测距信号和基准混频器输出的基准信号经检相器输出含有距离信息的相位差信号，经填充门控电路到精测计数器，从而实现对距离的精确测量。(5)精粗测衔接电路的作用是将脉冲测距对目标的粗测距离的高位精确值和相位测距对目标的精测距离低位的精确值无误差的有效结合起来，从而实现对距离的准确测量，(6)时基控制电路：这部分电路作用是产生时基信号和控制信号，以保证仪器有序的测量和规定的测量精度。

上述的本实用新型经过在野外各种环境条件的多次测量，证明整机性能稳定，抗干扰能力强，调制速度快，测距精度高，能连续跟踪测量。它能克服脉冲式和相位式激光测距仪的缺点，这给许多实际的测量带来了很大的方便。

Claims (2)

1.一种车载车距砷化镓半导体激光测距仪，其特征在于，包括用于产生红外脉冲激光信号的发射部分和用来接收被测目标反射回来的激光束并对其进行聚焦使之成像的接收部分；其中，

发射部分由调制单元、激光器和光学发射单元组成；其中，所述的激光器为砷化镓半导体激光器；

接收部分由光学接收单元、信号处理及控制单元以及显示单元组成。

2.如权利要求1所述的车载车距砷化镓半导体激光测距仪，其特征在于，所述的调制单元由振荡单元、脉冲调制单元和相位式调制单元组成；

所述的信号处理及控制单元对应于所述的调制单元至少包括脉冲检测单元和相位检测单元，其中，所述的脉冲检测单元用于根据接收到的信号进行粗测，所述的相位检测单元用于根据接收到的信号进行精测。

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