[發明專利]脈沖參數加密的激光測距系統及方法

在審

• 申請號: 201810217077.2
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108415028A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 劉慶京;蔣柏嫻;蔣偉
• 申請（專利權）人: 深圳市砝石激光雷達有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10
• 代理公司: 深圳市華騰知識產權代理有限公司 44370
• 代理人: 彭年才

1.一種脈沖參數加密的激光測距系統，其特征在于，包括激光探測器、脈沖發射系統、激光脈沖接收系統、微控制器、時間間隔測量單元及脈沖調制編碼裝置，所述脈沖發射系統用于發射脈沖激光，所述激光脈沖接收系統用于在探測目標反射的脈沖回波進入激光探測器前進行接收和處理，所述微控制器分別與激光探測器、脈沖發射系統、激光脈沖接收系統連接并提供相應的控制信號，以讀取相應的測量數據進行計算與處理，所述脈沖調制編碼裝置分別與微控制器連接、脈沖發射系統連接，并在微控制器控制下對脈沖發射系統的激光發射脈沖頻率、寬度或峰值功率隨機調制編碼發送和接收解調，所述時間間隔測量單元與微控制器以及脈沖調制編碼裝置連接，用于即時記錄激光發射脈沖頻率、寬度或峰值功率隨機調制編碼的時間、計時終點并反饋給微控制器，所述微控制器在解調時根據時間間隔測量單元記錄的時間和激光發射脈沖頻率、寬度或峰值解調出對應的接收激光，測得所需數據。

2.如權利要求1所述的脈沖參數加密的激光測距系統，其特征在于，所述脈沖調制編碼裝置包括脈沖發生單元和脈沖調制單元，所述脈沖發生單元與脈沖發射系統連接，為激光發射單元提供所需的可調制的脈沖信號，所述脈沖調制單元與脈沖發生單元連接，以對脈沖信號進行調制。

3.如權利要求2所述的脈沖參數加密的激光測距系統，其特征在于，所述脈沖發射系統包括半導體激光器、LD偏置電壓發生器、LD驅動電路，所述LD偏置電壓發生器與半導體激光器連接，以提供工作所需的偏置電壓并加載至LD驅動電路中，驅動半導體激光器發光，所述脈沖發生單元與LD驅動電路連接，為LD驅動電路提供所需的可調制的脈沖信號。

4.如權利要求1所述的脈沖參數加密的激光測距系統，其特征在于，所述激光脈沖接收系統包括APD驅動電路、APD偏壓發生器及偏壓控制電路、可控增益放大電路、時刻鑒別電路，所述APD偏壓發生器與APD驅動電路連接，以提供偏置電壓加載至APD驅動電路中，所述可控增益放大電路與APD驅動電路連接，所述APD驅動電路用于讀取由探測目標反射的脈沖回波，并發送至可控增益放大電路中進行放大，所述可控增益放大電路與時刻鑒別電路連接，用于將放大的結果通過時刻鑒別電路鑒別，并將時間鑒別結果送入時間間隔測量單元，作為計時終點。

5.如權利要求4所述的脈沖參數加密的激光測距系統，其特征在于，所述可控增益放大電路包括可控增益放大器、峰值檢測電路、增益控制電路，所述可控增益放大器與APD驅動電路連接以接收待放大信號，所述增益控制電路與可控增益放大器連接以對其進行增益控制，所述峰值檢測電路連接到可控增益放大器，用于對放大的結果進行檢測甄別，并發送到微控制器中進行分析處理。

6.如權利要求5所述的脈沖參數加密的激光測距系統，其特征在于，所述時間間隔測量單元包括計時芯片TDC/GP2和外圍電路，所述時間間隔測量單元為系統提供低于65ps的時差測量，使測量的精度達最小分辨率為1cm以下。

7.如權利要求6所述的脈沖參數加密的激光測距系統，其特征在于，所述脈沖調制編碼裝置同時對激光發射脈沖頻率、寬度和峰值功率進行動態隨機調制編碼，所述激光發射脈沖頻率是動態隨機加密的，所述激光發射脈沖寬度在5ns～100ns范圍內動態隨機調制編碼，所述激光發射脈沖峰值功率在10w～80w范圍內動態隨機調制編碼，所述微控制器記錄動態隨機調制的激光發射脈沖頻率、寬度和峰值功率以及對應的時間，并在接收時對相應的激光發射脈沖頻率、寬度和峰值功率以及對應的時間進行識別和處理。

8.如權利要求1所述的脈沖參數加密的激光測距系統，其特征在于，還包括電源管理單元和光學系統，所述電源管理單元用于將外部供電轉換為系統各部分所需要的電壓以供電，所述微控制器與電源管理單元連接，以對電源管理單元進行控制，對加密系統中各部分進行獨立關斷，分進行獨立關斷，所述光學系統包括準直透鏡和將匯聚透鏡，分別用于將半導體激光器產生的激光準直后發射至被測物上、將接收到的激光回波信號匯聚到激光探測器的光敏面上。