一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统，属于测量技术领域。本发明专利技术以现场可编程门阵列为核心控制器件，结合时间数字转换的光子飞行时间测距原理和精确的延时电路，提出了一种回波信号自触发脉冲激光测距的方法和电路来提高测距精度，本发明专利技术设计了高精度延时电路和基于FPGA控制电路，实现自触发脉冲激光测距。通过激光接收电路接收到的脉冲信号去产生另一个激光触发信号，从而自行控制激光发射电路发射出另一个激光脉冲，如此反复衔接，相互关联，自动循环，得到N次往返时间和延时时间组成的时间间隔T，从而计算出往返飞行时间，通过公式计算得到目标距离。该方法可应用于任何脉冲激光收发电路，在高精度高速距离测量方面具有应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统
本专利技术属于测量
，具体涉及一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统。
技术介绍
随着移动机器人等新型智能产品的发展，激光测距技术广泛应用于无人驾驶，无人机自动避障规划，同时对激光测距技术测距性能，测距精度，功耗，体积，稳定性，可靠性提出了新的要求。脉冲激光雷达有着测量范围大、对光源相干性要求低等优点，广泛应用于军事探测，航天航空、机器人等领域，因此，提高脉冲激光测距精度是激光测距技术未来重点发展方向之一。与目前常用连续波激光测距方法相比，如相位测距等，脉冲激光测距具有测距结构简单、量程远、重复频率高、测量速度快等多种优点，因而得到广泛应用。脉冲激光测距的基本原理是通过测量发射信号和接收信号之间的时间差来算出激光飞行时间，进而算出目标距离的。目前脉冲激光测距方法时间间隔测量方法包括模拟法、数字法和数字插入法。虽然模拟插入法的时间测量精度达到了皮秒量级，但是其存在的非线性和稳定性受温度影响较大等缺点使其实际测量精度难以达到毫米精度，而且限制了测量范围。数字法虽然有良好的线性，且与测量范围无关，但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高脉冲激光测距精度的系统，其特征在于，包括晶振(1)、现场可编程逻辑门阵列FPGA(2)、脉冲激光接收电路(3)、雪崩光电二极管(4)、延时电路(5)、脉冲激光发射电路(6)及激光二极管(7)；所述晶振(1)产生时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号，所述现场可编程逻辑门阵列FPGA(2)接收信号test后系统开始工作，FPGA(2)产生激光发射信号launch触发脉冲激光发射电路(6)驱动脉冲激光二极管LD(7)发射脉冲激光，雪崩光电二极管(4)接收回波信号送入脉冲激光接收电路(3)，脉冲激光接收电路(3)产生的接收信号送入FPGA(2)和延时电路(5)，在FPGA...

【技术特征摘要】
1.一种提高脉冲激光测距精度的系统，其特征在于，包括晶振(1)、现场可编程逻辑门阵列FPGA(2)、脉冲激光接收电路(3)、雪崩光电二极管(4)、延时电路(5)、脉冲激光发射电路(6)及激光二极管(7)；所述晶振(1)产生时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号，所述现场可编程逻辑门阵列FPGA(2)接收信号test后系统开始工作，FPGA(2)产生激光发射信号launch触发脉冲激光发射电路(6)驱动脉冲激光二极管LD(7)发射脉冲激光，雪崩光电二极管(4)接收回波信号送入脉冲激光接收电路(3)，脉冲激光接收电路(3)产生的接收信号送入FPGA(2)和延时电路(5)，在FPGA(2)内部对接收信号进行计数，延时电路(5)产生延时信号delay送入FPGA(2)，在FPGA(2)内部延时信号delay作为下一脉冲激光的触发信号触发产生下一个脉冲激光信号。


2.如权利要求1所述的一种提高脉冲激光测距精度的系统，其特征在于，所述现场可编程逻辑门阵列，包括时间窗模块(8)、触发模块(9)、脉冲计数模块(10)及距离计算模块(11)；test信号键入后，时间窗模块(8)和触发模块(9)分别产生时间窗信号open和触发信号trigger，触发信号trigger和延时信号delay经过与或门完成或运算，得到的信号再和时间窗信号open一起送入与门完成与运算从而产生激光发射信号launch，之后脉冲激光发射电路驱动脉冲激光二极管发射脉冲激光，激光接收单元接收到反射激光并产生回波信号pulse，回波信号pulse经过延时电路延时后得到延时信号delay，延时信号delay继续作为触发信号触发产生激光发射信号产生脉冲激光；脉冲计数模块(10)在时间窗信号内对时钟信号和回波信号进行计数，分别输出时钟信号数目count(m)和回波信号数目d_get(N)并送入距离计算模块(11)，经距离计算模块(11)计算输出目标距离。


3.一种提高脉冲激光测距精度的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一：晶振产生11.052MHz的时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号；时间窗模块对时钟信号进行计数分频处理，得到时间窗信号open；触发模块通过对时钟信号的处理得到脉冲触发信号trigger；脉冲触发信号trigger与延时电路送入的延时信号delay通过或门模块完成或运算，输出的信再和时间窗信号open送入与门模块完成与运算，产生激光发射信号launch；激光发射信号launch被送入激光发射电路，激光发射电路得到激光发射信号后驱动脉冲激光二极管发射第一个脉冲激光；
步骤二：第一个脉冲激光被目标物反射后，经过脉冲激光接收电路感应接收，并且产生脉冲电流输入脉冲激光接收电路中，脉冲激光接收电路对脉冲电流进行放大整形后产生回波信号pulse；回波信号pulse分两路...

【专利技术属性】
技术研发人员：郜峰利，彭涛，陶敏，宋俊峰，李雪研，于思瑶，刘建英，
申请(专利权)人：吉林大学，吉林省宁瑞智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22