一种多目标脉冲激光测距仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多目标脉冲激光测距仪，包括触发按钮、计算和控制模块、激光发射模块、棱镜光学模块、光电转换和信号整形模块、距离显示模块、操作按键，所述计算和控制模块分别与触发按钮、激光发射模块、光电转换和信号整形模块、距离显示模块、操作按键一一对应连接，所述棱镜光学模块分别与激光发射模块、光电转换和信号整形模块一一对应配合。本实用新型专利技术在一次激光测距过程，可以得到激光发射路径上的多个目标，降低了激光测距仪的电能和提高了测距效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测距仪器的
，尤其是指一种多目标脉冲激光测距仪。
技术介绍
脉冲激光测距仪是通过发射激光在飞行过程中遇被测目标后反射回测距仪的时间差来计算被测目标与测距仪的距离。一般传统激光脉冲测距系统中，由计数器完成时间差的测量，当激光脉冲发射时，形成主波，作为计数器开门信号，此时计数器开始对固定频率的方波进行计数；当接收器接收到返回信号时，形成回波，作为关门信号，计数器停止工作，通过计数器的个数即可以得到被测目标的距离。但是，脉冲激光测距仪向被测目标发射激光脉冲后，激光可能在到达被测目标之前遇到其他物体(如雨点、粉尘等)就发生反射，也可能在到达被测目标后，除了有一次反射激光外，还有一部分激光穿透被测目标后再遇到其他目标后再次发生反射。这些情况都会形成一个激光发射脉冲(主波)、多个反射激光脉冲(回波)现象。按照一般的计数器测距方法只能测量在量程范围内的第一个目标，若遇到前述的情况，则第一个目标并非真正要测量的目标，测距则出现错误，此时往往需要多次测量。本专利技术采用测量多个回波的方法克服因为出现多个回波时的测量错误。一般传统的计数器方法无法满足可能出现多个目标的测距问题。传统的脉冲激光测距方法往往采用固定阈值的方法来确定主波和回波的起点，提高测距精度主要靠提高计数器的输入时钟频率的方法来实现，当时钟频率达到一定频率(一般为50MHz)后，再提高时钟频率将无法进一步提高测距精度，测距精度往往只能在3米左右，因为此时影响测距精度主要是激光回波的形状。一方面，从激光测距仪发射出去的激光脉冲并非理想的脉冲；另一方面，激光在来回飞行过程中，波形会发生变化，特别是经过光电转换后，激光脉冲的电信号已经是“钟形”信号了，而且其幅值不固定。采用固定阈值来确定主波和回波的开始时间点将带来较大的误差，从而影响最终测距精度。本专利技术通过峰值检测的方法来确定主波和回波的开始时刻，可进一步提尚测距精度。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理可靠、测距精度高的多目标脉冲激光测距仪，可选择显示一次测量中的多个目标距离值。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为:一种多目标脉冲激光测距仪，包括有触发按钮、计算和控制模块、激光发射模块、棱镜光学模块、光电转换和信号整形模块、距离显示模块、操作按键，其中，所述计算和控制模块分别与触发按钮、激光发射模块、光电转换和信号整形模块、距离显示模块、操作按键一一对应连接，所述棱镜光学模块分别与激光发射模块、光电转换和信号整形模块一一对应连接；触发按钮按下后，计算和控制模块发出触发命令，激光发射模块接受到触发命令后发射激光脉冲，激光脉冲一部分通过棱镜回到光电转换和信号整形模块，形成主波，另一部分经多个目标反射后回到棱镜光学模块，通过光电转换和信号整形模块形成多个回波，计算和控制模块依次接收到一个主波电脉冲和多个回波电脉冲信号，计算存储各个目标的距离，并送入距离显示模块中通过数目管显示具体数值，且能够通过操作按键选择第几个测距目标用于显示。所述光电转换和信号整形模块的内部由光电转换电路、信号放大电路、峰值检测电路和单稳态电路组成，其中，所述光电转换电路、信号放大电路、峰值检测电路和单稳态电路全部置于金属屏蔽盒中屏蔽；所述光电转换电路通过光电二极管将接收到的激光脉冲信号转换为模拟电脉冲信号，光电二极管选用雪崩光电二极管AD800-10 ;所述信号放大电路对光电二极管输出的弱电脉冲信号进行放大，采用3个低噪声宽带放大器0PA847串联实现，得到钟形的放大信号；所述峰值检测电路处理由信号放大电路生成的钟形信号，利用高速比较器在钟形信号的峰值处生成一个数字脉冲信号，并送到后续的单稳态电路中进行脉冲宽度扩张，把7纳秒的窄脉冲变为75纳秒的宽脉冲，所述单稳态电路采用SN74LV123A。所述计算和控制模块采用Flash型FPGA低功耗芯片AGLN060，其内部包括有计数器、目标储存器、目标选择电路、溢出闭锁电路，其中，所述计数器由外部有源晶振提供150MHz参考时钟，计数器接收到主波信号时，开始计数，每接收到一个回波信号捕捉一次计数值，将计数值保存在目标储存器中；计数值经过计算后得到目标距离值，再次保存在对应的储存器中，由选择按键通过目标选择电路选择所要显示的目标，将该目标的距离通过六位数码管显示；所述溢出闭锁电路是为了防止计数器溢出而设置，与计数器连接。所述距离显示模块由6位数码管组成，最高位为绿色数码管，显示被测的第几个目标，其余五位为红色数码管，显示的是目标距离，单位为米。本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:1、一次激光测距过程，可以得到激光发射路径上的多个目标，降低了激光测距仪的电能和提尚了测距效率。2、采用150MHz高频计数和脉冲峰值检测技术，消除了通常采用固定阈值检测脉冲时刻时所产生的时间误差，提高了测距精度。3、采用Flash型FPGA实现控制和计算模块，降低了功耗，简化了系统电路结构，计算精度高，不需要采用与光速成整数倍的晶振，增强了系统可靠性和灵活性。【附图说明】图1为多目标脉冲激光测距仪的结构框图。图2为光电转换和信号整形模块的结构图。图3为峰值检测法原理图。图4为计算和控制模块的结构框图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，本实施例所述的多目标脉冲激光测距仪包括有触发按钮M100、计算和控制模块M101、激光发射模块M102、棱镜光学模块M103、光电转换和信号整形模块M104、距离显示模块M105和操作按键M106。所述计算和控制模块M101分别与触发按钮M100、激光发射模块M102、光电转换和信号整形模块M104、距离显不模块M105、操作按键M106对应连接，所述棱镜光学模块M103分别与激光发射模块M102、光电转换和信号整形模块M104——对应配合。当需要测距时，按下触发按钮M100，向计算和控制模块M101发送触发信号，计算和控制模块再向激光发射模块发出触发命令。脉冲激光生成后，在向目标发射的同时，一部分脉冲激光(含极小部分激光能量)通过棱镜光学模块M103处理后生成主波，再通过光电转换和信号整形模块M104，得到电测量脉冲主波；另一部分激光(含绝大部分激光能量)脉冲激光达到目标后，产生反射(可能多次反射)，由棱镜光学模块M103处理后生成回波(可能多个回波)，再输入到光电转换和信号整形模块M104，产生电测量脉冲回波(可能多个回波)。计算和控制模块M101依次接收到一个主波电脉冲和多个回波电脉冲信号，得到主波电脉冲和各个回波电脉冲之间的时间差，从而计算出各个目标的距离，并存储在计算和控制模块M101的FPGA芯片的内部存储单元中，并送入距离显示模块M105中通过数目管显示具体数值。距离显示模块M105由6位数码管组成，最高位为绿色数码管，显示被测的第几个目标，其余五位为红色数码管，显示的是目标距离，单位为米。通过操作按键M106选择第几个测距目标用于显示。当一次激光测距中，只有主波，没有回波时，即没有激光反射时，说明激光一直发射到很远很远，都没有遇到目标，距离显示模块M105显示99999，表示没有测量目标，90000米是激光测距仪可能测量的最大距离。如图2所示，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多目标脉冲激光测距仪，其特征在于：包括有触发按钮、计算和控制模块、激光发射模块、棱镜光学模块、光电转换和信号整形模块、距离显示模块、操作按键，其中，所述计算和控制模块分别与触发按钮、激光发射模块、光电转换和信号整形模块、距离显示模块、操作按键一一对应连接，所述棱镜光学模块分别与激光发射模块、光电转换和信号整形模块一一对应配合；触发按钮按下后，计算和控制模块发出触发命令，激光发射模块接受到触发命令后发射激光脉冲，激光脉冲一部分通过棱镜回到光电转换和信号整形模块，形成主波，另一部分经多个目标反射后回到棱镜光学模块，通过光电转换和信号整形模块形成多个回波，计算和控制模块依次接收到一个主波电脉冲和多个回波电脉冲信号，计算存储各个目标的距离，并送入距离显示模块中通过数目管显示具体数值，且能够通过操作按键选择第几个测距目标用于显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李向阳，吴安涛，邓晓燕，熊文元，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44