自触发脉冲激光测距飞行时间测量研究

提出一种新型脉冲激光测距方法——自触发脉冲飞行时间激光测距方法。运用该方法有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测量精度和缩短测量时间两者之间的矛盾。对该方法及本质特点进行了详细描述和理论分析,并给出用于描述该方法的基本方程。其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度。设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距飞行时间测量系统。CPLD的使用提高了测量精度,并且结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能便携式的激光测距仪。     

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。     

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。     

单自触发脉冲激光测距技术

基于自触发脉冲飞行时间激光测距方法,本文提出并系统性的研究了单自触发脉冲激 光测距技术(SSTPLR) 。根据不同的单自触发方式,提出了反向单自触发和同向单自触发脉冲激光测距技术。设计了各自的实验测距系统,在3m 距离范围内,实现了误差分别为0.96mm 和0. 62mm 的激光测距。     

CPLD在自触发脉中激光测距飞行时间测量中的应用

自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法,该方法解决了传统脉冲激光测距测量精度与测量速度之间的矛盾.其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度.设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距的飞行时间测量系统.CPLD的使用提高了激光测距的精度,并且系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪.对自触发脉冲激光测距进行了实验研究,在20 m的测量范围内,获得了±0.98 mm的测距精度.     

自动增益控制的自触发脉冲激光测距技术

文中提出了一种具有自动增益控制的自触发脉冲测距方案,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。实验结果表明:该激光脉冲测距系统在1m～10m的测距范围内,测距精度达到亚毫米级。     

脉冲飞行时间激光测距系统中周期误差补偿

在以正弦波为测量基准信号的激光脉冲飞行时间测距系统中,由于高频信号之间的串扰或器件非线性等因素的影响,将产生脉冲飞行时间周期误差,导致测距精度降低。为此提出了一种利用测距仪在一定距离条件下的测量数据计算定时误差的方法,通过最小二乘法拟合构造出一条含误差补偿功能曲线,并将该曲线进行离散化处理,将离散化数据存入单片机内,在距离测量时以含误差补偿功能曲线作为测量基准,实现对脉冲飞行时间周期误差的补偿。该方法具有原理简单、数据可靠、操作方便等优点。所研制的激光脉冲测距仪经过误差补偿后,测距误差小于3 mm。     

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。     

激光飞行时间测距关键技术进展

文中扼要介绍了激光飞行时间测距的若干关键技术研究进展。主要包括；脉冲激光测距的时间间隔测量技术和时刻鉴别技术，激光相位测距的相位调制技术及其调制噪声问题，调频连续波测距技术和半导体激光自混合干涉测距技术等。     

高精度时间测量技术及其在脉冲激光测距中的应用

文章首先对常用的时间测量方法进行了比较,着重介绍了高精度时间测量技术的工作原理,并详细介绍了采用该技术的测量芯片TDC—GPX,包括内部结构、功能等,在此基础上,给出了该测时芯片在脉冲激光测距系统中的工程应用实例。     

Pn Photodiodes for Pulsed Laser Rangefinding Applications Realized in Standard CMOS/BiCMOS Processes

This paper describes simulation of theoperation of integrated high-speed photodiodes and verification of the results bymeans of measurements performed with two typesof photodiode, one implemented in a standard 0.8m CMOS process and the other in a standard1.2 m BiCMOS process. The measured rise timesand responsivities of the photodiodes were <5ns and 0.28 A/W in the CMOS process and 30 ns and0.31 A/W in the BiCMOS process. Furthermore, thesuitability of the photodiode for 3D vision wasinvestigated by designing an array ofphotodetectors and measuring the isolationbetween the detector blocks. The results confirmthat the photodetectors and receiver for a pulsedlaser rangefinder can be implemented on the samechip in a standard process without any processmodifications.     

脉冲激光雷达的时间间隔测量综述

文中阐述了脉冲激光雷达测距的原理,并综述了其核心技术－脉冲飞行时间测量技术及其最新进展。详细介绍了数字插入测量法的原理与其三种不同的插入方法;延迟线法、模拟插入法和差频测相法,以及它们各自的测量精度与应用领域。     

脉冲激光测距中时间间隔测量的新方法

提出脉冲激光测距中时间间隔测量的新方法。传统数字法的测时误差主要是开始和结束2个脉冲周期的计数误差，为此利用FPGA芯片中集成锁相环（PLL）单元产生N路同频且相位均匀分布的时钟脉冲，用N个计数器在这2个周期进行计数，用计数结果均值作为最终结果。这相当于将脉冲周期T细分为N等份，每份相当于1个脉冲，其周期为T／N。实现了在不增加测量时间和盲区的前提下，测量精度提高了N倍，解决了传统脉冲激光测距系统中提高精度、缩短测量时间和盲区的矛盾。     

基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统

介绍了非扫描激光雷达的原理,描述了研制的基于线阵APD雪崩光电二极管的一维非扫描激光雷达系统。该系统使用线阵APD作为探测器,红外脉冲式纳秒激光器作为探测光源,利用飞行时间法实现了目标的一维距离图像的非扫描测量。系统使用了APD多通道并行前置放大电路,并利用模拟开关控制高速继电器进行多通道轮询切换,实现了APD阵列的多通道驱动,并有效地降低了通道间的串扰。进行了多组6 ~18 m的一维距离成像实验,结果表明系统的距离分辨率优于10 cm,各通道的平均测距标准偏差约为8.6 cm。该系统的设计为将来的面阵APD二维非扫描激光雷达的研制奠定了基础。     

脉冲激光测距时刻鉴别方法的研究

介绍了一种用于脉冲激光测距技术的双阈值前沿时刻鉴别方法。分析了由接收信号幅度变化引起的计时误差。 采用双阈值前沿时刻鉴别方法产生了飞行时间测量的停止信号和与幅度相关的时间点信号。使用高精度时间测量芯片测量了脉冲信号飞行 时间和信号幅度相关的时间间隔,并对由时刻鉴别器产生的漂移误差进行了修正,获得了误差为$\pm$ 3cm的测距结果。与其它时刻鉴别方 法相比,该方法无需增益控制,其电路结构简单,动态范围宽,而且在脉冲幅度饱和后仍能对漂移误差进行修正。