【技术实现步骤摘要】
本技术属于电子仪器，特别涉及高精度激光高度表，可用于航空飞行控制系统。
技术介绍
1、对于直升机在低空或贴地飞行以及定点着陆时，需要配套测高设备为直升机飞行控制管理系统提供精确的离地高度信息。目前直升机所配套的测高产品为无线电高度表，然而其误差较大，无法满足直升机测高的高精度需求，因此为了满足飞行器对低空飞行和贴地飞行时的高精度需求，采用激光测高技术。激光高度表相对无线电高度表具有测量距离远，测高精度高，体积小，重量轻的优势，激光测高技术的研究已经相对成熟，各种新产品层出不穷，产品设计不断创新推进，并且被广泛的应用到社会生活的各个领域中。如瑞士leica相位式激光测高仪，测量范围为0.05m到60m，测量精度±1.5mm，激光光源波长为620nm到690nm；美国fluce相位式激光测高仪f416d，测量范围为0.05m到60m，测量精度同样是±1.5mm，激光光源波长为635nm。
2、中国科学院上海技术物理研究所的张琨锋，洪光烈等人设计并搭建的双相干光路可调谐的fmcw激光测高系统，其在系统中增加了一条延时固定的参考光路，该系统测的调频带宽虽说为太赫兹量级，但高分辨率约为200μm，与理论值仅相差80μm；
3、哈尔滨工业大学的路程等人选用外腔式激光器作为光源，搭建了一套扫频干涉仪，用这套装置补偿光纤的色散，其在对3.9m处的目标的进行测高时，测高精度可达0.74μm，测高分辨率为45.9μm；
4、然而，上述这些现有的激光高度表产品受温度影响较大，激光接收模块中常用的apd光电二极管的反
技术实现思路
1、本技术的目的针对上述现有技术的不足，提供一种带温度补偿的高精度激光高度表，以解决现有激光高度表在低温-40℃至-25℃以及高温50℃-70℃环境下输出不稳定或无高度数据输出的问题，提高激光高度表在环境温度-40℃-70℃测高精度及稳定性。
2、为实现上述目的，本技术提供一种带温度补偿的高精度激光高度表；
3、1.一种带温度补偿的高精度激光高度表，包括激光发射单元1、激光接收单元2、透镜单元3、数字信号处理单元4及emi电源滤波单元5，其特征在于：激光接收单元2，包括光电转换模块21和温度补偿模块22；
4、所述光电转换模块21，包括光电转换电路211及放大滤波电路212，该光电转换电路211采用apd光电二极管作为光电转换芯片，用于将光信号转换为电信号，传输给放大滤波电路212进行放大滤波；
5、所述温度补偿模块22，包括温度传感器221、运算放大器222及升压芯片223，温度传感器221采集周围的温度参数，并将其转换成模拟电压通过运算放大器222输出至升压芯片223进行升压后输出给光电转换模块21中的光电转换电路，为apd光电二极管提供偏置电压，通过该升压芯片输出电压随温度的变化，实现apd光电二极管偏置电压随温度的自动补偿。
6、进一步，所述激光发射单元1包括驱动模块11和半导体激光器12；
7、该驱动模块11包括直流偏置电路111和加法器电路112，其中，直流偏置电路111为半导体激光器12提供稳定的直流偏置信号，加法器电路112用于将dds信号正弦发生器42产生的正弦调制信号与直流偏置信号进行叠加；
8、该半导体激光器12，其与驱动单元11连接，用于接收驱动单元发出的直流偏置信号，并发射905nm激光。
9、进一步，所述透镜单元3，其包括发射透镜31和接收透镜32，该发射透镜31，位于半导体激光器12的前方，用于压缩激光发散角，实现激光的准直平行发射；该接收透镜32，位于光电转换模块21的前方，用于接收地面反射的回波，并将回波聚焦到光电转换模块21转换为电信号并进行放大滤波。
10、进一步，所述数字信号处理单元4包括：soc芯片41、dds正弦信号发生器42、比较器43、高频ad转换芯片44、高频ad转换芯片45，功率分配器46，软件模块47，功率分配器48；
11、该所述软件模块47，固化在soc芯片41中，用于时钟计数和相位差计算，并将计数结果和相位差解算为初始高度信息，周期性发送给飞行与控制计算机，其包括：
12、自检子模块471，用于进行上电自检、周期自检和维护自检；
13、高度测量子模块472，用于进行时钟计数和相位差计算,即通过乘法操作、cic滤波器及cordic相角算法计算出接收信号与发射信号的相位差，解算出初始高度信息，并通过滤波算法对初始高度进行滤波处理；
14、高度状态字设置子模块473，用于将自检结果设置激光高度表的故障/正常等状态；
15、rs422命令接收子模块474，用于接收飞行控制与管理计算机传输的指令，包括维护自检、查询剩余高度、调零命令；
16、数据打包及输出子模块475，用于将高度信息、状态信息及自检结果这些数据打包，并通过rs422接口发送至飞行控制与管理计算机。
17、进一步，所述emi电源滤波单元5，分别与激光发射单元1、激光接收单元2及数字信号处理模块4连接，用于对机上电源进行emi电磁兼容处理，并对预处理之后的电源进行变换，为各个供电对象提供满足要求的低压直流电源。
18、本技术与现有技术相比具有如下优点：
19、1.本技术由于在激光接收单元2中设置有光电转换模块21和温度补偿模块22，当环境温度升高或降低时，温度补偿模块22可实现apd光电二极管偏置电压的随温度变化的自动补偿，使得apd光电二极管增益k稳定不变，解决现有激光高度表在低温-40℃至-25℃以及高温50℃-70℃环境下输出不稳定或无高度数据输出的问题，提高激光高度表在环境温度-40℃-70℃测高精度及稳定性，适用于对寒冷地区的飞行高度测量。
20、2.本技术体积小、功耗低，重量较轻，测高范围为0.1m-240m,测高精度为0.075m，使用的芯片满足100％国产化，
21、3.相对于传统采用单一脉冲/相位测量方式的激光测高、测距设备，本技术提供的激光高度表通过兼容设计，采用脉冲-相位法进行测高，既具有脉冲式激光测高实现远距测量的性能，又具有相位式激光测高的高测量精度；同时无需合作目标或在非合作目标加装合作装置，极大扩展了激光高度表的应用场景。
22、4.除必要的激光收发模块中的激光发射电路和激光接收电路，激光高度表只使用单片soc芯片就能实现所有逻辑和控制，该soc芯片由于选用国产芯片fmql20s484-n型，其内部集成有1个高性能fpga和2个arm硬核，融合了fpga的硬件可编程性和arm的软件可编程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带温度补偿的高精度激光高度表，包括激光发射单元(1)、激光接收单元(2)透镜单元(3)、数字信号处理单元(4)及EMI电源滤波单元(5)，其特征在于：激光接收单元(2)，包括光电转换模块(21)和温度补偿模块(22)；
2.根据权利要求1所述的高度表，其特征在于：所述激光发射单元(1)包括驱动模块(11)和半导体激光器(12)；
3.根据权利要求1所述的高度表，其特征在于：所述透镜单元(3)，其包括发射透镜(31)和接收透镜(32)；
4.根据权利要求1所述的高度表，其特征在于：所述EMI电源滤波单元(5)，分别与激光发射单元(1)、激光接收单元(2)及数字信号处理单元(4)连接，用于对机上电源进行EMI电磁兼容处理，并对预处理之后的电源进行变换，为各个供电对象提供满足要求的低压直流电源。
【技术特征摘要】
1.一种带温度补偿的高精度激光高度表，包括激光发射单元(1)、激光接收单元(2)透镜单元(3)、数字信号处理单元(4)及emi电源滤波单元(5)，其特征在于：激光接收单元(2)，包括光电转换模块(21)和温度补偿模块(22)；
2.根据权利要求1所述的高度表，其特征在于：所述激光发射单元(1)包括驱动模块(11)和半导体激光器(12)；
3.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢小辉，张婷婷，韩方正，李田田，周伟佳，袁亚利，惠毅帆，姚亮，贾俊，赵兴天，薛亚峰，杜卫军，陈跃军，范振林，
申请(专利权)人：陕西长岭电子科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
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