一种激光测距系统以及方法技术方案

本申请公开了一种激光测距系统以及方法，涉及激光测距技术领域。该系统包括：FPGA数据处理模块、测距激光模块、激光发射模块、出光探测模块、激光接收模块以及单光子探测模块，FPGA数据处理模块输出调制信号，再控制测距激光模块用于输出调制后的测距激光，激光接收模块接收回光信号，单光子探测模块对该回光信号进行处理，获得回光数字信号，FPGA数据处理模块对出光数字信号以及回光数字信号进行处理，获得测距结果。从而实现提高激光测距系统的测量距离，并且减少成本以及激光测距系统的体积。积。积。

【技术实现步骤摘要】
一种激光测距系统以及方法


[0001]本申请涉及激光测距
，更具体地，涉及一种激光测距系统以及方法。

技术介绍

[0002]在随着科学技术的发展，激光测距技术在航空航天测量、船舶、小型无人机、智能机器人等一系列科学工程领域中应用越来越广泛，特别涉及到目标搜索、跟踪、运动避障等方面有着重要的应用价值，因此需要提高激光测距的测量距离。目前，具有可以提高激光测距系统测量的距离，但是，会大大增加成本和激光测距系统的体积，因此在多数情况下难以实现。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本申请提出了一种激光测距系统以及方法，以解决上述问题。
[0004]第一方面，本申请实施例提供了一种激光测距系统，所述系统包括：FPGA数据处理模块、测距激光模块、激光发射模块、出光探测模块、激光接收模块以及单光子探测模块；所述FPGA数据处理模块与所述测距激光模块连接，所述测距激光模块与所述激光发射模块连接，所述激光发射模块与所述出光探测模块连接，所述出光探测模块与所述FPGA数据处理模块连接，所述激光接收模块与所述单光子探测模块连接，所述单光子探测模块与所述FPGA数据处理模块连接；所述FPGA数据处理模块用于输出调制信号以及获得测距结果；所述测距激光模块用于输出调制后的测距激光；所述激光发射模块用于发射第一测距激光至所述出光探测模块以及发射第二测距激光至目标；所述出光探测模块用于输出出光数字信号；所述激光接收模块用于接收回光信号；所述单光子探测模块用于对所述回光信号进行处理，获得回光数字信号。
[0005]第二方面，本申请实施例提供了一种激光测距方法，所述方法包括：获取所述FPGA数据处理模块输出的调制信号；基于所述调制信号，控制所述激光发射模块发射所述第一测距激光至所述出光探测模块,以及控制所述激光发射模块发射所述第二测距激光至所述目标；基于所述第一测距激光，获得所述出光探测模块输出的所述出光数字信号，基于所述第二测距激光，获得所述回光信号；对所述回光信号进行处理，获得所述回光数字信号；基于所述出光数字信号以及所述回光数字信号，获得所述测距结果。
[0006]本申请实施例提供的激光测距系统以及方法，该系统包括：FPGA数据处理模块、测距激光模块、激光发射模块、出光探测模块、激光接收模块以及单光子探测模块，FPGA数据处理模块输出调制信号，再控制测距激光模块用于输出调制后的测距激光，激光接收模块接收回光信号，单光子探测模块对该回光信号进行处理，获得回光数字信号，FPGA数据处理模块对出光数字信号以及回光数字信号进行处理，获得测距结果。从而实现提高激光测距系统的测量距离，并且减少成本以及激光测距系统的体积。
附图说明
[0007]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
[0008]图1示出了本申请实施例提供的激光测距系统的第一种结构示意图；
[0009]图2示出了本申请实施例提供的激光测距系统的第二种结构示意图；
[0010]图3示出了本申请实施例提供的激光测距方法的流程示意图；
[0011]图4示出了本申请实施例提供的激光测距方法的流程示意图；
[0012]图5示出了本申请实施例提供的激光测距方法的调制信号波形示意图。
具体实施方式
[0013]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0014]在随着科学技术的发展，激光测距技术在航空航天测量、船舶、小型无人机、智能机器人等一系列科学工程领域中应用越来越广泛，特别涉及到目标搜索、跟踪、运动避障等方面有着重要的应用价值。在激光测距系统中，常用工作在线性模式的雪崩光电二极管作为回光探测器。但是，工作在线性模式的雪崩光电二极管探测能力有限，探测灵敏度一般在数千光子以上，使测距机难以达到更远的测量距离，常用于几十公里以内的激光测距机中。
[0015]目前，为了提高激光测距系统的测量距离，可以通过增加激光功率、增加接收口径等措施。通过增加激光功率、增加接收口径的措施，会大大增加成本和设备体积，例如，当测量距离提高1倍时，若单纯提高激光功率，则激光功率要提高到16倍，若单纯增大接收口径，则接收口径要增大到4倍，这在多数情况下难以实现。
[0016]针对上述问题，专利技术人经过长期的研究发现，并提出了本申请实施例提供的激光测距系统以及方法，FPGA数据处理模块、测距激光模块、激光发射模块、出光探测模块、激光接收模块以及单光子探测模块，FPGA数据处理模块输出调制信号，再控制测距激光模块用于输出调制后的测距激光，激光接收模块接收回光信号，单光子探测模块对该回光信号进行处理，获得回光数字信号，FPGA数据处理模块对出光数字信号以及回光数字信号进行处理，获得测距结果。从而实现提高激光测距系统的测量距离，并且减少成本以及激光测距系统的体积。其中，具体的激光测距系统以及方法在后续的实施例中进行详细的说明。
[0017]请参阅图1，图1示出了本申请实施例提供的激光测距系统的第一种结构示意图。该系统包括：FPGA数据处理模块、测距激光模块、激光发射模块、出光探测模块、激光接收模块以及单光子探测模块，FPGA数据处理模块与测距激光模块连接，测距激光模块与激光发射模块连接，激光发射模块与出光探测模块连接，出光探测模块与FPGA数据处理模块连接，激光接收模块与单光子探测模块连接，单光子探测模块与FPGA数据处理模块连接。
[0018]在本实施例中，FPGA数据处理模块可以用于输出调制信号，并根据出光数字信号以及回光信号，获得测距结果。测距激光模块可以用于输出调制后的测距激光。激光发射模块可以用于发射第一测距激光至出光探测模块以及发射第二测距激光至目标。出光探测模块可以用于输出出光数字信号。激光接收模块可以用于接收回光信号。单光子探测模块可
以用于对回光信号进行处理，获得回光数字信号。
[0019]在一些实施方式中，FPGA数据处理模块可以根据测距子脉冲间距公式输出调制信号，以及对出光数字信号和回光数字信号进行互相关运算，则可以在包含噪声的回光数字信号中提取出目标回光数字信号进而计算得到测距结果。
[0020]在一些实施方式中，激光接收模块可以将接收到的回光信号聚焦到单光子探测模块，单光子探测模块可以对探测到的回光信号进行放大、整形处理，再进行放大、整形处理后输出代表回光信号的回光数字信号。
[0021]请参阅图2，图2示出了本申请实施例提供的激光测距系统的第二种结构示意图。单光子探测模块可以包括单光子探测器以及放大整形电路，单光子探测器与放大整形电路连接，放大整形电路与FPGA数据处理模块。
[0022]在一些实施方式中，激光接收模块可以将接收到的回光信号聚焦到单光子探测器，单光子探测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光测距系统，其特征在于，所述系统包括：FPGA数据处理模块、测距激光模块、激光发射模块、出光探测模块、激光接收模块以及单光子探测模块；所述FPGA数据处理模块与所述测距激光模块连接，所述测距激光模块与所述激光发射模块连接，所述激光发射模块与所述出光探测模块连接，所述出光探测模块与所述FPGA数据处理模块连接，所述激光接收模块与所述单光子探测模块连接，所述单光子探测模块与所述FPGA数据处理模块连接；所述FPGA数据处理模块用于输出调制信号以及获得测距结果；所述测距激光模块用于输出调制后的测距激光；所述激光发射模块用于发射第一测距激光至所述出光探测模块以及发射第二测距激光至目标；所述出光探测模块用于输出出光数字信号；所述激光接收模块用于接收回光信号；所述单光子探测模块用于对所述回光信号进行处理，获得回光数字信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单光子探测模块包括单光子探测器以及放大整形电路；所述单光子探测器与所述放大整形电路连接，所述放大整形电路与所述FPGA数据处理模块；所述光子探测器用于探测所述回光信号；所述放大整形电路用于对所述回光信号进行放大整形处理。3.一种激光测距方法，其特征在于，基于如权利要求1
‑
2任一项所述的激光测距系统对目标进行激光测距，所述方法包括：获取所述FPGA数据处理模块输出的调制信号；基于所述调制信号，控制所述激光发射模块发射所述第一测距激光至所述出光探测模块，以及控制所述激光发射模块发射所述第二测距激光至所述目标；基于所述第一测距激光，获得所述出光探测模块输出的所述出光数字信，基于所述第二测距激光，获得所述回光信号；对所述回光信号进行处理，获得所述回光数字信号；基于所述出光数字信号以及所述回光数字信号，获得所述测距结果。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调制信号包括N
p
个子脉冲，所述获取所述FPGA数据处理模块输出的调制信号，包括：获取所述N
p
个子脉冲中每两个相邻子脉冲的时间间隔；基于所述N
p
个子脉冲中每两个相邻子脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁学文，谢川林，李建民，庞毓，顾静良，欧龙，叶一东，周志强，刘章文，李正东，葛成良，周彦清，陈黎，姚景昭，于航，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：