CN205229458U - 激光测距雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光测距雷达，属于测距装置领域，包括：激光发射装置、激光接收装置和处理模块，所述激光发射装置包括脉冲红外激光二极管和用于汇聚所述脉冲红外激光二极管发射激光的发射透镜，所述激光接收装置包括PIN光电二极管和用于汇聚所述激光到PIN光电二极管感光区域的接收透镜。所述脉冲红外激光二极管与所述处理模块连接，所述处理模块与所述PIN光电二极管连接。以时间积分的方式记录激光飞行时间，进而计算激光测距雷达与前方目标物的距离。以价格较低、外壳加工精度较低而感光面积较的PIN光电二极管代替传统雪崩光电二极管作为激光接收二极管，提高激光测距雷达的性价比和测量精度。

Description

激光测距雷达

技术领域

本实用新型涉及测距雷达领域，具体而言，涉及一种激光测距雷达。

背景技术

测距雷达已经普遍用于远近距测距工作中，常用的测距装置有激光测距雷达、超声波测距雷达、微波测距仪等。激光测距雷达与微波测距雷达原理一样，都是用窄激光束对某一区域进行扫描，并得出雷达图。随着有关器件和技术的发展，激光雷达在高精度和成像方面占有优势，其测距精度可达厘米甚至毫米级。

现有技术的激光测距雷达是以脉冲红外激光二极管为发射源，雪崩光电二极管为接收端，配合使用胶合透镜对激光进行汇聚，精确度能达到一般测量的要求，但是雪崩光电二极管的有效感光面积较小，价格较高，而且相关内部装置对雷达壳体加工精度要求较高，性价比较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光测距雷达，以感光面积较大、加工成本较低的PIN光电二极管作为激光接收装置，以改善上述的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种激光测距雷达，包括：激光发射装置、激光接收装置和处理模块，所述激光发射装置包括脉冲红外激光二极管和用于汇聚所述脉冲红外二极管发射的激光的发射透镜，所述激光接收装置包括PIN光电二极管和用于汇聚所述激光到PIN光电二极管感光区域的接收透镜；

所述发射透镜与所述脉冲红外激光二极管耦合，所述脉冲红外激光二极管与所述处理模块耦合，所述处理模块与所述PIN光电二极管耦合，所述PIN光电二极管与所述接收透镜耦合。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，所述发射透镜为双凸透镜。

结合第一方面的第一种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述接收透镜为双凸透镜。

结合第一方面的第二种可能实施方式，本实用新型还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述处理模块包括时间积分电路和处理器，所述时间积分电路与所述处理器耦合，所述处理器与所述脉冲红外激光二极管和所述PIN光电二极管耦合。

结合第一方面的第三种可能实施方式，本实用新型还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述处理模块还包括用于滤除所述PIN光电二极管输出的电信号中的干扰信号的电压比较器，所述电压比较器的输入端与所述PIN光电二极管耦合，所述电压比较器的输出端与所述处理器耦合。

结合第一方面的第四种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述电压比较器与用于调节电压比较器内参数的调节电路连接，所述调节电路包括用于稳压限流的第三十一电阻、第二十八电阻、第三十三电阻和用于调节所述电压比较器内部参数的第一可变电阻。结合第一方面的第三、第四或第五种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第六种可能实施方式，所述处理器包括主处理单元和协处理单元，所述主处理单元与所述红外脉冲激光二极管耦合，所述主处理单元与所述协处理单元耦合，所述协处理单元与所述PIN光电二极管和所述时间积分电路分别耦合。

结合第一方面的第六种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第七种可能实施方式，其中，还包括供电模块，所述供电模块包括用于将外接电源转换成主电源的主电源转换电路和用于将所述主电源转换成直流脉冲电压的自感升压电路；

所述主电源转换电路包括滤波电容、第一线性稳压器、第二线性稳压器、第六十四平衡电阻和第六十五平衡电阻，所述第一线性稳压器和所述第六十四平衡电阻串联成第一稳压支路，所述第二线性稳压器与所述第六十五平衡电阻串联成第二稳压支路，第一稳压支路与第二稳压支路并联成稳压总路，所述外接电源与所述稳压总路的输入端连接，所述稳压总路的输出端为第一电源点，所述第一电源节点分别与所述激光发射装置、所述处理模块和所述激光接收装置连接；

所述自感升压电路包括振荡器、第二十三电阻、第七开关三极管和第一电感，所述主电源与所述振荡器的输入端连接，所述振荡器的输出端串接所述第二十三电阻后，与所述第七开关三极管的基极耦合，所述第七开关三极管的发射极接地，所述第七开关三极管的集电极连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端为第二电源节点，所述第二电源节点分别与所述激光发射装置和所述激光接收装置连接。

结合第一方面的第七种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第八种可能实施方式，其中，所述电压转换单元还包括激励电压转换电路，所述激励电压转换电路包括第八三极管、第十三稳压二极管、第十稳压二极管和第九三极管，所述直流脉冲电压连接到所述第八三极管的集电极，所述第八三极管的发射极连接所述第十三稳压二极管的阴极，所述第十三稳压二极管的阳极接地，所述第八三极管的发射极与所述第十三稳压二极管的阴极的连接点为第一钳位点，所述第九三极管的基极连接到所述第一钳位点，所述第九三极管的发射极为第三电源节点，所述第九三极管的集电极与所述第十稳压二极管的阳极连接，所述第十稳压二极管的阴极为第四电压节点，所述第三电源节点与所述激光发射装置连接，所述第四电源节点与所述激光接收装置连接。

结合第一方面的第八种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第九种可能实施方式，其中，所述处理模块还包括用于将所述主处理单元输出的距离信息转换为RS-232格式数据信号输出的数据处理单元，所述数据处理单元包括第十四电阻、第十二电阻、第三三极管和三芯插接件，所述主处理单元的信号输出端串接所述第十四电阻后，耦合至所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极串接所述第十二电阻后，耦合至所述三芯插接件的输入端，所述三芯插接件的输出端为RS-232格式数据信号输出端。

本实用新型实施例采用了以较低价格较小的外壳加工精度较大感光面积的PIN光电二极管为激光接收二极管的技术方案，解决了现有技术的激光测距雷达以雪崩光电二极管为激光接收二极管感光面积较小测量精度低而外壳加工精度要求高的技术缺陷，达到了性价比较高加工精度低而感光面积较大的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型实施例提供的一种激光测距雷达的模块框图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种激光测距雷达的模块框图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种激光测距雷达的模块框图；

图4为本实用新型实施例提供的一种激光测距雷达的对外电路接口A的电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的一种激光测距雷达的主电源转换电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种激光测距雷达的供电模块D的电路原理图；

图7为本实用新型实施例提供的一种激光测距雷达的激光发射装置及其外围电路B的电路原理图；

图8为本实用新型实施例提供的一种激光测距雷达的时间积分电路S的电路原理图；

图9为本实用新型实施例提供的一种激光测距雷达激光接收装置及其外围电路C的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种激光测距雷达，针对现有技术的激光测距雷达感光面积较小、测量精度抵、加工精度要求较高的缺陷，本实用新型实施例提供的一种激光测距雷达，以PIN光电二极管为激光接收二极管，以改善上述问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，本实用新型实施例提供了一种激光测距雷达，包括：激光发射装置101、激光接收装置102和处理模块100，所述激光发射装置101包括脉冲红外激光二极管1011和用于汇聚所述脉冲红外激光二极管发射激光的发射透镜1012，所述激光接收装置102包括PIN光电二极管1021和用于汇聚所述激光到PIN光电二极管的感光区域的接收透镜1022。

所述发射透镜1012与所述脉冲红外激光二极管1011耦合，所述脉冲红外激光二极管1011与所述处理模块100耦合，所述处理模块100与所述PIN光电二极管1021耦合，所述PIN光电二极管1021与所述接收透镜1022耦合。

处理模块100控制整个激光测距雷达的工作，并分别与激光发射装置101和激光接收装置102连接，控制和记录激光发射装置101发射激光和激光接收装置102接收激光的过程，测量激光从脉冲红外二极管发射到PIN光电二极管接收的总时间，再根据距离计算公司S＝C*T/2计算所测量的目标物的距离。

激光发射装置101包括脉冲红外激光二极管1011和发射透镜1012，脉冲红外激光二极管1011用于发射激光至前方目标物，发射透镜1012设置于所述脉冲红外激光二极管发射激光1011的光路上，与所述脉冲红外激光二极管发射激光1011光耦合，用于汇聚所述脉冲红外激光二极管1011发射的激光。

激光接收装置102包括PIN光电二极管1021和接收透镜1022，所述PIN光电二极管1021用于接收从目标物表面反射回来的激光，所述接收透镜1022设置于所述反射回来的激光射入所述PIN光电二极管1021的光路上，与所述PIN光电二极管1021光耦合，用于把从目标物表面反射回来的激光汇聚到所述PIN光电二极管1021的有效感光区域。本实用新型实施例采用了以价格较低、外壳加工精度较小以及感光面积较大的PIN光电二极管1021为激光接收二极管的技术方案，解决了现有技术的激光测距雷达以雪崩光电二极管为激光接收二极管1021时，感光面积较小、测量精度抵、而外壳加工精度要求高的技术缺陷，达到了性价比较高、外壳加工精度要求低而感光面积较大的技术效果。

所述PIN光电二极管，在一般光电二极管的PN结中间掺入了一层浓度很低的N型半导体，就可以增大耗尽区的宽度，达到减小扩散运动的影响，提高响应速度的目的。由于这一掺入层的掺杂浓度低，近乎本征半导体，掺入层较厚，几乎占据了整个耗尽区。绝大部分的入射光在掺入层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。在掺入层两侧是掺杂度很高的P型和N型半导体，P层和N层很薄，吸收入射光的比例很小，因而光产生电流中漂移分量占了主导地位，这就大大加快了响应速度。

PIN光电二极管是在反向电压工作之下工作的。没有光照时，反向电流很小(一般小于0.1微安)，称为暗流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传递给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子-空穴对，称为光生载流子。他们在反向电压作用下参加便宜运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

所述发射透镜1012可以为双凸透镜。采用价格相对低廉的双凸透镜作为发射透镜1012，使发射的激光光斑有一定的汇聚度，以减少激光测距雷达的盲区，对于激光测距雷达捕捉目标非常有利。

所述接收透镜1022也可以为双凸透镜，由于PIN光电二极管的有效感光面积比雪崩光电二极管的有效感光面积要大得多，采用价格相对低廉的双凸透镜作为接收透镜1022，可以使通过接收透镜的从目标物表面反射回的激光全部投射到PIN光电二极管的有效感光区域内，同时对激光测距雷达壳体加工精度的要求也有所降低。

参见图2，本实用新型实施例提供的另外一种激光测距雷达，在上述实施例的基础上，所述处理模块计算距离的方式还可以包括：

所述处理模块200包括时间积分电路204和处理器203，所述时间积分电路204与所述处理器203连接，所述处理器203与所述脉冲激光红外二极管2011和所述PIN光电二极管2021耦合。所述时间积分电路204用于在激光发射到接收期间，对积分电容进行充电。所述处理器203控制整个激光测距雷达的工作，具体地说，控制和记录激光发射装置201发射激光，以及激光接收装置202接收激光的过程，并且在激光发射时刻控制时间积分电路204开启，对积分电容进行充电，在激光接收时刻控制时间积分电路204关闭，停止对积分电容充电，并且从所述时间积分电路204上读取积分电容上对应的积分电压信息，进行时间和距离的计算，并将距离信息处理后输出。

本实用新型实施例提供的激光测距雷达，以时间积分电路的方式对激光飞行时间进行记录，能精确计算激光飞行距离，使得激光测距雷达达到较高的测量精度。

参见图3，本实用新型实施例提供了另一种激光测距雷达。在上述实施例的基础上，为了排除外界信号对激光测距雷达的干扰，本实用新型实施例提供的激光测距雷达的所述处理模块300还可以包括用于滤除所述PIN光电二极管3021输出的电信号中的干扰信号的电压比较器305，所述电压比较器305的输入端与所述PIN光电二极管3021耦合，所述电压比较器305的输出端与所述处理器303耦合。

所述电压比较器305用于将接收的脉冲信号的电压与参考电压进行比较，将电压符合要求的脉冲信号传送至所述处理器303，将电压不符合要求的脉冲信号滤掉。所述电压比较器305对于接收的所有脉冲信号进行选择，滤掉干扰脉冲信号，提高激光测距雷达的抗干扰能力。

所述电压比较器305内部预设的参考电压可调节，所述处理模块还包括用于调节电压比较器内设参数的调节电路，所述电压比较器与所述调节电路连接，所述调节电路包括第三十一电阻R31、第十八电阻R18、第三十三电阻R33和第一可变电阻P1，所述第三十一电阻的一端接入外接电源后，另一端连接所述第一可变电阻的输入端，所述第一可变电阻的另一端串接所述第三十三电阻后接地，所述第一可变电阻的滑动端串接所述第十八电阻后连接至所述电压比较器。通过第一可变电阻调节所述电压比较器的反相输入端电阻，进而改变对参考电压的调节，可以改变接收信号电压幅值的取舍范围，调节所述激光测距雷达的抗干扰能力，进一步提高测量精度。

所述处理器303可以包括主处理单元和协处理单元，所述主处理单元与所述红外脉冲激光二极管耦合，所述主处理单元与所述协处理单元耦合，所述协处理单元分别与所述PIN光电二极管和所述时间积分电路耦合。所处主处理单元控制所述激光发射和接收、从时间积分电路上读取积分信息进行距离信息计算和输出，所述协处理单元接收所述主处理单元发送的指令控制时间积分电路的开启和闭合，控制积分电容的充电。

所述激光测距雷达还包括供电模块，所述供电模块包括用于将外接电源转换成主电源的主电源转换电路和用于将所述主电源转换成直流脉冲电压的自感升压电路。外接12V电源经由主电源转换电路转换成激光测距雷达的+5V主电源，所述+5V主电源经由自感升压电路转换成空载电压为+160V左右的直流脉冲电压。

所述供电模块还可以包括激励电压转换电路，空载电压为+160V左右的直流脉冲电压经由激励电压转换电路转换成供驱动发射激光的脉冲红外激光二极管使用的空载电压+120V左右的发射激励电压，和供接收激光的PIN光电二极管使用的空载电压+160V左右的接收激励电压。

所述处理模块还可以包括用于将所述主处理单元输出的距离信息转换为RS-232格式数据信号输出的数据处理单元。所述RS-203格式RS-232是由美国电子工业协会EIA制定的串行通信物理接口标准。最初是远程数据通信时，为连接数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment，数据通信的信源，如计算机)和数据通信装置DCE(DataCircuit-terminalEquipment、数据通信中面向用户的设备，如调制解调器)而制定的。

参见图4至图9，本实用新型实施例提供了一种激光测距雷达相关模块的电路原理图，包括外部接口A、激光发射B、激光接收C、供电模块D、主电源转换电路Y和时间积分电路S。所述处理器可以为单片机控制器，或者其他处理功能的集成芯片。本实用新型实施例提供的激光测距雷达的连接方式包括：

参见图4，本实用新型实施例提供的激光测距雷达的对外电路接口A的电路原理图，包括接口元件为三芯插接件JP1、外部提供的+12V电源接入端口和用于将所述主处理单元输出的距离信息转换为RS-232格式数据信号输出的数据处理单元。所述数据处理单元包括第十四电阻R14、第十二电阻R12、第三三极管V3和三芯插接件JP1，所述主处理单元Z的信号输出端串接所述第十四电阻R14后，耦合至所述第三三极管的基极V3，所述第三三极管V3的发射极接地，所述第三三极管V3的集电极串接所述第十二电阻后R12，耦合至所述三芯插接件JP1的输入端，所述三芯插接件JP1的输出端为RS-232格式数据信号输出端。

参见图5，本实用新型实施例提供的一种主电源转换电路Y，包括第一稳压二极管V1、第一滤波电容C1、第四滤波电容C4、第一线性稳压器N1、第二线性稳压器N2、第六十四平衡电阻R64和第六十五平衡电阻R65，具体连接方式包括：所述第一线性稳压器N1和所述第六十四平衡电阻R64串联成第一稳压支路，所述第二线性稳压器N2与所述第六十五平衡电阻R65串联成第二稳压支路，第一稳压支路与第二稳压支路并联成稳压总路，外部电源+12V接入后，与第一稳压二极管V1的阴极耦合，第一稳压二极管V1的阳极接地，外部电源串接由第一滤波电容C1和第四滤波电容C4并联组成的滤波电路后，耦合至所述稳压总路的输入端，所述稳压总路的输出端为第一电源点，形成+5V电压，所述第一电源节点分别与所述激光发射装置、所述处理模块和所述激光接收装置连接。

参见图6，本实用新型实施例提供的一种供电模块D的电路原理图。所述供电模块D包括升压电路和激励电压装换电路。升压电路包括振荡器、第二十三电阻R23、第七开关三极管V7和第一电感L1，所述振荡器由555定时器U4及其外围电路构成，所述+5V主电源分别与所述振荡器的和第一电感L1的输入端连接，所述+5V主电源分别与所述振荡器的输入端连接，产生的方波信号由U4的第3脚输出，所述振荡器的输出端串接所述第二十三电阻R23后，耦合至所述第七开关三极管V7的基极，所述第七开关三极管V7的发射极接地，+5V主电源与所述第一电感L1耦合后，与所述第七开关三极管V7的集电极连接，所述第一电感L1与所述第七开关三极管V7的集电极连接点为第二电源节点，形成空载电压为+160V左右的直流脉冲电压，所述直流脉冲电压与所述激励电压转换电路连接。

激励电压转换电路：包括第六二极管V6、第八三极管V8、第十三滤波电容C13、第九三极管V9、第十五滤波电容C15、第十稳压二极管V10和第十六滤波电容C16。所述直流脉冲电压连接所述第六二极管V6的阳极，所述第六二极管V6的阴极连接所述第八三极管V8的集电极，所述第八三极管V8的发射极连接所述第十三滤波电容C13的一端，所述第十三滤波电容C13的另一端接地，所述第八三极管的发射极与所述第九三极管的基极连接，所述第九三极管的发射极为第三电源节点，形成空载电压+120V左右的供驱动发射激光二极管使用的发射激励电压，所述第三电源节点与激光发射装置B连接，供击穿所述脉冲红外激光二极管发射激光。所述第九三极管的集电极与所述第十五滤波电容C15的一端连接，所述第十五滤波电容C15的另一端接地，所述第十稳压二极管V10的阳极连接，所述第十稳压二极管V10的阴极连接所述第十六稳压二极管C16的一端，所述第十六稳压二极管C16的另一端接地，所述第十稳压二极管V10与所述第十六稳压二极管C16的连接点为第四电压节点，形成空载电压+160V左右的供接收光电二极管使用的接收激励电压，所述第四电源节点与所述激光接收装置C连接，供PIN光电二极管接收激光。

参见图7，本实用新型实施例提供的一种激光发射装置B的电路原理图，包括激光发射装置及其周围电路、主处理单元U1、协处理单元U2，具体连接方式包括：激光测距雷达连接供电模块D后，主处理单元U1通过P1.5端口(U1的第7脚)发出发射激光指令，同时通过P1.0端口(U1的第2脚)通知协处理单元U2(U2的第6脚)，已经发出发射激光指令。发射激光指令流经U1的P1.5端口、第三十九电阻R39、第十一三极管V11、第十二二极管V12、第二十四电容C24，第十三驱动开关三极管V13和第十四驱动开关三极管V14导通，使第二十五储能电容C25和第二十六储能电容C26上的高压电瞬间流过第十三开关三极管V13和第十四开关三极管V14，形成30A左右的发射激励电流，激励脉冲红外激光二极管V15发射强脉冲激光。激光测距雷达发射的激光经过发射透镜适当聚焦后形成光束，从B处射向目标。发射激励电压经过第四十一分压电阻R41和第四十二分压电阻R42分压，和第四十限流电阻R40限流后，形成一个反馈信号(主波)，到协处理单片机U2的P3.1端口(U2的第3脚)，通知协处理单元U2发射成功。协处理单片机U2通过P1.3口(U2的第15脚)控发送开启充电指令给时间积分电路S进行充电。

参见图8，本实用新型实施例提供的一种时间积分电路S的电路原理图，包括第二三极管V2、第五三极管V5和第四三极管V4、第五积分电容C5及附属电路，具体连接方式包括：所述协处理单元U2发送的开启充电指令流经第三电阻后导通第二三极管V2、第五三极管V5和第四三极管V4，开始给积分电容C5充电。

参见图9，本实用新型实施例提供的一种激光接收装置及其外围电路C的电路原理图，具体连接方式包括:从目标物表面反射回的激光在“C处经过接收透镜的汇聚，投射到PIN光电二极管V17的有效感光区域内。所述接收激励电压通过所述第六十四电阻R64、第六十三电阻R63、和第二十七电容C27、第二十八电容C28组成的分压滤波电路分压滤波后，连接到所述PIN光电二极管的阴极，为所述PIN光电二极管提供反向偏置电压。PIN光电二极管V17平时处于截止状态，当接收到从目标物表面反射回的脉冲激光时会瞬间导通，形成一个微弱的回波脉冲信号。这个回波脉冲信号经过第十九三极管V19一级电流放大，和第十八三极管V18和第二十三极管V20两级电压放大后，强度达到激光测距雷达的工作要求。经过放大的回波脉冲信号被送到电压比较器U6的同相输入端(U6的第2脚)，参考电源从电压比较器U6的反相输入端(U6的第3脚)输入电压比较器。所述电压比较器与所述调节电路连接，所述调节电路包括第三十一电阻R31、第十八电阻R18、第三十三电阻R33和第一可变电阻P1，所述第三十一电阻的一端接入外接电源后，另一端连接所述第一可变电阻的输入端，所述第一可变电阻的另一端串接所述第三十三电阻后接地，所述第一可变电阻的滑动端串接所述第十八电阻后连接至所述电压比较器。通过第一可变电阻调节所述电压比较器的反向输入端电阻，进而改变对参考电压的调节，可以改变滤波电压的取舍范围，调节所述激光测距雷达的抗干扰能力，进一步提高测量精度。电压比较器滤掉电压低于参考电压的回波脉冲信号，将电压高于参考电压的回波脉冲信号由U6的第7引脚输出，送至协处理单片机U2的P3.7端口(U2的第11脚)。

协处理单元U2接收到回波脉冲信号后，从P1.6端口(U2的第18脚)向主处理单元U1的P1.7端口(U1的第9脚)发送接收回波指令，同时从U2的P1.1端口(U2的第13脚)发出停止充电信号给所述时间积分电路，停止对积分电容C5充电。主处理单片机U1从P3.3端口(U1的第15脚)采集积分电容C5上对应的积分电压信息，通过积分电压值计算出C5的充电时间，即从激光发射到从目标物表面反射回来被接收的总时间T。

已知光在空气中传播的速度是C＝3×10⁸米/秒，通过公式S＝T×C/2计算出激光测距雷达到被测目标的距离S，式中测距值S的单位为米，激光从发射到回波返回的总时间T的单位为秒。

主处理单片机U1把计算出的距离值通过P3.1端口(U1的第13脚)，经过第十四限流电阻R14，第三三极管V3的电平转换，变成RS-232格式的数据信号，经过第十二限流电阻R12限流处理，从“A”处(三芯插接件JP1的第1脚)输出。

本实用新型实施例提供的激光测距雷达，以20Hz的频率工作,采集所述激光测距雷达前方2米——100米范围内目标物的实时距离信息，用于防碰撞、防干扰报警等测距工作情境需求。

可以理解的是，本实用新型可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本实用新型可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本实用新型，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光测距雷达，其特征在于，包括：外接电源、激光发射装置、激光接收装置和处理模块，所述激光发射装置包括脉冲红外激光二极管和用于汇聚所述脉冲红外二极管发射的激光的发射透镜，所述激光接收装置包括PIN光电二极管和用于汇聚所述激光到PIN光电二极管感光区域的接收透镜；

所述发射透镜与所述脉冲红外激光二极管耦合，所述脉冲红外激光二极管与所述处理模块耦合，所述处理模块与所述PIN光电二极管耦合，所述PIN光电二极管与所述接收透镜耦合。

2.根据权利要求1所述的激光测距雷达，其特征在于，所述发射透镜为双凸透镜。

3.根据权利要求1或2所述的激光测距雷达，其特征在于，所述接收透镜为双凸透镜。

4.根据权利要求1所述的激光测距雷达，其特征在于，所述处理模块包括时间积分电路和处理器，所述时间积分电路与所述处理器耦合，所述处理器分别与所述脉冲红外激光二极管和所述PIN光电二极管耦合。

5.根据权利要求4所述的激光测距雷达，其特征在于，所述处理模块还包括用于滤除所述PIN光电二极管输出的电信号中的干扰信号的电压比较器，所述电压比较器的输入端与所述PIN光电二极管耦合，所述电压比较器的输出端与所述处理器耦合。

6.根据权利要求5所述的激光测距雷达，其特征在于，所述处理模块还包括用于调节电压比较器内设参数的调节电路，所述电压比较器与所述调节电路连接，所述调节电路包括第三十一电阻、第十八电阻、第三十三电阻和第一可变电阻，所述第三十一电阻的一端接入所述外接电源后，另一端连接所述第一可变电阻的输入端，所述第一可变电阻的另一端串接所述第三十三电阻后接地，所述第一可变电阻的滑动端串接所述第十八电阻后连接至所述电压比较器。

7.根据权利要求4至6任一所述的激光测距雷达，其特征在于，所述处理器包括主处理单元和协处理单元，所述主处理单元与所述红外脉冲激光二极管耦合，所述主处理单元与所述协处理单元耦合，所述协处理单元分别与所述PIN光电二极管和所述时间积分电路耦合。

8.根据权利要求7所述的激光测距雷达，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块包括用于将所述外接电源转换成主电源的主电源转换电路和用于将所述主电源转换成直流脉冲电压的自感升压电路；

所述主电源转换电路包括滤波电容、第一线性稳压器、第二线性稳压器、第六十四平衡电阻和第六十五平衡电阻，所述第一线性稳压器和所述第六十四平衡电阻串联成第一稳压支路，所述第二线性稳压器与所述第六十五平衡电阻串联成第二稳压支路，第一稳压支路与第二稳压支路并联成稳压总路，所述外接电源与所述稳压总路的输入端连接，所述稳压总路的输出端为第一电源点，所述第一电源节点分别与所述激光发射装置、所述处理模块和所述激光接收装置连接；

所述自感升压电路包括振荡器、第二十三电阻、第七开关三极管和第一电感，所述主电源与所述振荡器的输入端连接，所述振荡器的输出端串接所述第二十三电阻后，与所述第七开关三极管的基极耦合，所述第七开关三极管的发射极接地，所述第七开关三极管的集电极连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端为第二电源节点，所述第二电源节点分别与所述激光发射装置和所述激光接收装置连接。

9.根据权利要求8所述的激光测距雷达，其特征在于，所述电压转换单元还包括激励电压转换电路，所述激励电压转换电路包括第八三极管、第十三稳压二极管、第十稳压二极管和第九三极管，所述直流脉冲电压连接到所述第八三极管的集电极，所述第八三极管的发射极连接所述第十三稳压二极管的阴极，所述第十三稳压二极管的阳极接地，所述第八三极管的发射极与所述第十三稳压二极管的阴极的连接点为第一钳位点，所述第九三极管的基极连接到所述第一钳位点，所述第九三极管的发射极为第三电源节点，所述第九三极管的集电极与所述第十稳压二极管的阳极连接，所述第十稳压二极管的阴极为第四电源节点，所述第三电源节点与所述激光发射装置连接，所述第四电源节点与所述激光接收装置连接。

10.根据权利要求9所述的激光测距雷达，其特征在于，所述处理模块还包括用于将所述主处理单元输出的距离信息转换为RS-232格式数据信号输出的数据处理单元，所述数据处理单元包括第十四电阻、第十二电阻、第三三极管和三芯插接件，所述主处理单元的信号输出端串接所述第十四电阻后耦合至所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极串接所述第十二电阻后耦合至所述三芯插接件的输入端，所述三芯插接件的输出端为RS-232格式数据信号输出端。