[實用新型]基于回波波形累加和波形采樣的激光測距系統

有效

• 申請號: 201822089739.0
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN209417298U
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 羅遠;賀巖;胡善江
• 申請（專利權）人: 上海大恒光學精密機械有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于回波波形累加和波形采樣的激光測距系統，其特征是：該激光測距系統由主控電路(100)、激光光源組件(200)、發射接收光學組件(300)、激光探測電路(400)和高速信號采集電路(500)組成，所述的主控電路(100)包括FPGA主控芯片及外圍電路組成，所述的激光光源組件(200)包括半導體激光器驅動電路(201)和低成本的半導體激光器(202)兩部分，所述的半導體激光器(202)的峰值功率范圍通常在幾百mW至幾百W之間，脈沖寬度在1ns～20ns之間，所述的發射接收光學組件(300)由發射光學鏡組(301)和接收光學鏡組(302)構成，所述的激光探測電路(400)由光子數分辨探測器(401)、放大電路(402)和整形電路(403)組成，所述的光子數分辨探測器(401)的探測動態范圍達到80dB以上，所述的高速信號采集電路(500)由高速信號采集電路或專用高速AD芯片組成，激光回波電信號的采集速率不小于1Gbps；

所述的主控電路(100)產生的光觸發信號被所述的半導體激光器驅動電路(201)接收后產生脈沖驅動電流，驅動所述的半導體激光器(202)產生脈沖激光，該脈沖激光經所述的發射光學鏡組(301)準直后發射，發射的脈沖激光經目標反射后被所述的接收光學鏡組(302)接收，會聚至所述的光子數分辨探測器(401)完成光電信號轉換，輸出的電信號經所述的放大電路(402)和整形電路(403)后，被所述的高速信號采集電路(500)采集，所述的高速信號采集電路(500)將采集的電信號輸入所述的主控電路(100)，所述的主控電路(100)完成激光回波信號的時間位置的解析，結合出光觸發信號的時間位置，得到激光脈沖的飛行時間，實現激光測距，測距精度可達0.3mm。

2.根據權利要求1所述的基于回波波形累加和波形采樣的激光測距系統，其特征是：所述的激光光源組件(200)由低成本的半導體激光器和相應的驅動電路組成，在進一步拓展測量距離時，采用更高激光功率的固體激光器或光纖激光器作為激光光源。

3.根據權利要求1所述的基于回波波形累加和波形采樣的激光測距系統，其特征是：所述的光子數分辨探測器(401)為硅基光電倍增管陣列光子數分辨型探測器或蓋格模式光電雪崩二極管陣列光子數分辨型探測器。

4.根據權利要求1至3任一項所述的基于回波波形累加和波形采樣的激光測距系統，其特征是：所述的高速信號采集電路(500)選用高速AD采樣芯片和FPGA內置的高速采樣電路。