CN209803330U - 一种多脉冲激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多脉冲激光测距装置，包括激光发射装置、激光接收装置和控制装置；所述控制装置包括控制指令发送装置、激光发射时间记录装置和信号处理装置；所述控制指令发送装置包括多脉冲的巴克码信号生成装置；所述控制指令发送装置、所述激光发射时间记录装置均与所述激光发射装置电连接，所述激光接收装置与所述信号处理装置电连接，所述信号处理装置包括激光接收时间确定装置。本实用新型的多脉冲激光测距装置，控制指令发送装置包括多脉冲的巴克码信号生成装置，而巴克码有尖锐的自相关函数，可区别出干扰信号，从而提高了探测距离的准确度。

Description

一种多脉冲激光测距装置

技术领域

本实用新型涉及激光测距领域，尤其涉及一种多脉冲激光测距装置。

背景技术

光学测距在气象研究、大地测量和科学研究，军事，宇航探测等众多领域中有着广泛的应用，激光技术用于测距，具有速度快，精度高，不受地形限制的优点；在军事上，测量范围从几百米到几十千米，相应的精度从几十厘米到几百米，常见的激光测距系统包括单脉冲激光测距、连续波相位测距等。

目前市场上出现的激光测距装置，其测量原理大多数是单脉冲方式，单脉冲激光测速是采用单个脉冲激光对运动物体进行测量，向运动物体发射一个脉冲激光，接收其回波，计算发射时刻和接收回波时刻之间的差值，将差值乘以光速除以2就是被测物理的距离。

由于单脉冲只会对被测物体发射一个脉冲信号，如果有干扰的光信号或者电路中有噪声信息，测距装置难以对其进行识别，从而会导致目标物体的距离测量结果不准确。

因此，亟需一种抗干扰能力强、探测距离准确度高、探测距离远且测距精度高的多脉冲激光测距装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种抗干扰能力强、探测距离准确度高、探测距离远且测距精度高的多脉冲激光测距装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种多脉冲激光测距装置，包括激光发射装置、激光接收装置和控制装置，

所述激光发射装置、所述激光接收装置均与所述控制装置电连接；

所述控制装置包括控制指令发送装置、激光发射时间记录装置和信号处理装置；

所述控制指令发送装置包括多脉冲的巴克码信号生成装置；

所述控制指令发送装置、所述激光发射时间记录装置均与所述激光发射装置电连接，

所述激光接收装置与所述信号处理装置电连接，所述信号处理装置包括激光接收时间确定装置。

进一步地，所述控制装置还包括距离计算装置，所述激光发射时间记录装置、信号处理装置均与所述距离计算装置电连接。

进一步地，所述激光发射装置包括驱动电路和激光器，所述驱动电路与所述控制指令发送装置电连接，所述驱动电路包括控制指令接收装置。

进一步地，所述驱动电路还包括驱动信号发送装置，所述激光发射时间记录装置包括驱动信号处理装置。

进一步地，所述激光接收装置包括光电二极管、放大器和比较器，所述光电二极管、所述比较器均与所述放大器电连接。

进一步地，所述激光接收时间确定装置包括采样装置、互相关运算装置和互相关函数峰值检测装置，所述采样装置、所述互相关函数峰值检测装置均与所述互相关运算装置电连接。

进一步地，所述信号处理装置还包括信号接收装置，所述信号接收装置与所述采样装置电连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的多脉冲激光测距装置，控制指令发送装置包括多脉冲的巴克码信号生成装置，而巴克码有尖锐的自相关函数，可区别出干扰信号，从而提高了探测距离的准确度；

(2)本实用新型的多脉冲激光测距装置，激光接收时间确定装置包括互相关运算装置和互相关函数峰值检测装置，运用相关性运算检测反射信号，从而提高了信号检测的准确性；

(3)本实用新型的多脉冲激光测距装置，探测距离远且测距精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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它附图。

图1为多脉冲激光测距装置的结构示意图。

图2为多脉冲激光测距装置的工作流程图。

其中，图中附图标记对应为：1-激光发射装置，2-激光接收装置，3-控制装置，4-控制指令发送装置，5-激光发射时间记录装置，6-信号处理装置，7-距离计算装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作出创造性劳动的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。

实施例1

请参阅图1。如图1所示，本实用新型公开了一种多脉冲激光测距装置，包括激光发射装置1、激光接收装置2和控制装置3，

所述激光发射装置1、所述激光接收装置2均与所述控制装置3电连接；

所述控制装置3包括控制指令发送装置4、激光发射时间记录装置5和信号处理装置6；

所述控制指令发送装置4包括多脉冲的巴克码信号生成装置；

所述控制指令发送装置4、所述激光发射时间记录装置5均与所述激光发射装置1电连接，

所述激光接收装置2与所述信号处理装置6电连接，所述信号处理装置6包括激光接收时间确定装置。

所述控制指令发送装置4，用于向所述激光发射装置1发送控制指令；

所述激光发射装置1，用于接收所述控制指令，并向目标物体发射多脉冲激光；

所述激光发射时间记录装置5，用于记录激光发射时间；

所述激光接收装置2，用于接收所述目标物体反射的多脉冲激光，并将所述多脉冲激光转换为数字信号后发送至所述信号处理装置6；

所述信号处理装置6，用于接收所述数字信号并进行处理后得到激光接收时间；

所述激光接收时间确定装置，用于确定目标物体反射信号对应的激光接收时间；

所述控制装置3还包括距离计算装置7，所述激光发射时间记录装置5、信号处理装置6均与所述距离计算装置7电连接。所述距离计算装置7，用于获取激光发射时间和激光接收时间，并计算所述激光发射装置与所述目标物体之间的距离。

实施例2

本实用新型公开了一种多脉冲激光测距装置，包括激光发射装置1、激光接收装置2和控制装置3，

所述激光发射装置1、所述激光接收装置2均与所述控制装置3电连接；

所述控制装置3包括控制指令发送装置4、激光发射时间记录装置5和信号处理装置6；

所述控制指令发送装置4包括多脉冲的巴克码信号生成装置；

所述控制指令发送装置4、所述激光发射时间记录装置5均与所述激光发射装置1电连接，

所述激光接收装置2与所述信号处理装置6电连接，所述信号处理装置6包括激光接收时间确定装置。

所述控制指令发送装置4，用于向所述激光发射装置1发送控制指令；

所述激光发射装置1，用于接收所述控制指令，并向目标物体发射多脉冲激光；

所述激光发射时间记录装置5，用于记录激光发射时间；

所述激光接收装置2，用于接收所述目标物体反射的多脉冲激光，并将所述多脉冲激光转换为数字信号后发送至所述信号处理装置6；

所述信号处理装置6，用于接收所述数字信号并进行处理后得到激光接收时间；

所述激光接收时间确定装置，用于确定目标物体反射信号对应的激光接收时间；

所述控制装置3还包括距离计算装置7，所述激光发射时间记录装置5、信号处理装置6均与所述距离计算装置7电连接。所述距离计算装置7，用于获取激光发射时间和激光接收时间，并计算所述激光发射装置与所述目标物体之间的距离。

本实施例中的控制装置3为FPGA控制电路，其主控芯片是

LCMXO2-4000HC-4MG132C，采用Verilog作为硬件描述语言，并通过Diamond IDE编写和编译相关的程序。

所述激光发射装置1包括驱动电路和激光器，所述驱动电路用于驱动所述激光器发射激光，所述驱动电路与所述控制指令发送装置4电连接，所述驱动电路包括控制指令接收装置。

所述驱动电路还包括驱动信号发送装置，所述激光发射时间记录装置5包括驱动信号处理装置。

所述激光接收装置2包括光电二极管、放大器和比较器，所述光电二极管、所述比较器均与所述放大器电连接。

所述激光接收时间确定装置包括采样装置、互相关运算装置和互相关函数峰值检测装置，所述采样装置、所述互相关函数峰值检测装置均与所述互相关运算装置电连接。

所述信号处理装置6还包括信号接收装置，所述信号接收装置与所述采样装置电连接。

实施例3

请参阅图2，如图2所示，本实用新型公开了一种多脉冲激光测距装置的工作流程。

控制指令发送装置4向所述激光发射装置1发送控制指令；

激光发射装置1接收所述控制指令，并向目标物体发射多脉冲激光；具体地，驱动电路根据控制指令发送激光器所需要的驱动信号，激光器将电信号转换为光信号，向目标物体发射多脉冲激光。

同时，激光发射时间记录装置5记录激光发射时间t0；

多脉冲激光经目标物体之后进行反射，激光接收装置2接收所述目标物体反射的多脉冲激光，并将所述多脉冲激光转换为数字信号后发送至所述信号处理装置6；具体地，接收被测物体反射的多脉冲激光后，光电二极管将光信号转换为电信号，微弱的模拟电信号通过放大器进行放大，模拟电信号通过比较器后转换为数字信号。

所述信号处理装置6接收所述数字信号并进行处理后得到激光接收时间；

具体地，信号接收装置接收信号，采样装置从对t0时刻开始对接收信号进行采样，到特定时间后停止，由于发射的是经编码后的多脉冲光信号，因此，采样后的信号必然包含与理想信号比较相似的片段，互相关运算装置用接收到的波形与理想的参考波形进行互相关运算，得到互相关函数；由于巴克码有良好的自相关特性，所以可以很好的区分正确的接收脉冲序列和噪声，使得互相关函数的峰值十分突出。互相关函数峰值检测装置检测互相关函数的峰值，互相关函数的峰值所在的位置就是接收到回波信号的时刻t1，则激光的飞行时间为t1-t0，由此距离计算装置7根据公式，D＝(t1-t0)·C/2，其中C为光速，计算出激光器与目标物体之间的距离。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的多脉冲激光测距装置，控制指令发送装置包括多脉冲的巴克码信号生成装置，而巴克码有尖锐的自相关函数，可区别出干扰信号，从而提高了探测距离的准确度；

(2)本实用新型的多脉冲激光测距装置，激光接收时间确定装置包括互相关运算装置和互相关函数峰值检测装置，运用相关性运算检测反射信号，从而提高了信号检测的准确性；

(3)本实用新型的多脉冲激光测距装置，探测距离远且测距精度高。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种多脉冲激光测距装置，其特征在于，包括激光发射装置(1)、激光接收装置(2)和控制装置(3)，

所述激光发射装置(1)、所述激光接收装置(2)均与所述控制装置(3)电连接；

所述控制装置(3)包括控制指令发送装置(4)、激光发射时间记录装置(5)和信号处理装置(6)；

所述控制指令发送装置(4)包括多脉冲的巴克码信号生成装置；

所述控制指令发送装置(4)、所述激光发射时间记录装置(5)均与所述激光发射装置(1)电连接，所述激光接收装置(2)与所述信号处理装置(6)电连接，所述信号处理装置(6)包括激光接收时间确定装置。

2.根据权利要求1所述的一种多脉冲激光测距装置，其特征在于，所述控制装置(3)还包括距离计算装置(7)，所述激光发射时间记录装置(5)、信号处理装置(6)均与所述距离计算装置(7)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种多脉冲激光测距装置，其特征在于，所述激光发射装置(1)包括驱动电路和激光器，所述驱动电路与所述控制指令发送装置(4)电连接，所述驱动电路包括控制指令接收装置。

4.根据权利要求3所述的一种多脉冲激光测距装置，其特征在于，所述驱动电路还包括驱动信号发送装置，所述激光发射时间记录装置(5)包括驱动信号处理装置。

5.根据权利要求1所述的一种多脉冲激光测距装置，其特征在于，所述激光接收装置(2)包括光电二极管、放大器和比较器，所述光电二极管、所述比较器均与所述放大器电连接。

6.根据权利要求1所述的一种多脉冲激光测距装置，其特征在于，所述激光接收时间确定装置包括采样装置、互相关运算装置和互相关函数峰值检测装置，所述采样装置、所述互相关函数峰值检测装置均与所述互相关运算装置电连接。

7.根据权利要求6所述的一种多脉冲激光测距装置，其特征在于，所述信号处理装置(6)还包括信号接收装置，所述信号接收装置与所述采样装置电连接。