[发明专利]一种室内高精度激光导航定位装置

说明书

本发明涉及一种室内高精度激光导航定位装置，包括：发射机，连接处理机、激光扫描器，根据处理机的控制信号输出激光给激光扫描器，同时输出启动信号给处理机；激光扫描器，连接处理机、接收机，根据处理机的控制信号，将发射机输出的激光用于对目标物体进行二维扫描；接收机，连接处理机，对接收的激光回波信号进行处理输出停止信号给处理机；处理机，根据启动信号、停止信号的时间差计算目标物体的位置；电源，用于产生各电路所需电压，以及发射机和接收机所需的高压。与国内现有定位设备相比，本发明价格低廉，精度极高。能够满足多种场合的定位需求。

技术领域

本发明涉及高精度高重频激光测距，属于激光导航领域，亦可用于区域防护和物流运输设备技术领域，具体的说，是一种室内高精度激光导航定位装置。

背景技术

激光导航定位是基于激光测距的原理工作的，利用脉冲飞行时间(TOF)原理检测待检区域内被测物体距激光发射中心的距离，再通过特定算法，计算出设备所处的相对位置。设备向四周扫射出脉冲激光信号，遇到障碍物就会被反射回来，由于光速已知，所以只要记录下各个角度相应的光信号的往返时间，用光速乘以其大小的二分之一，即可得到障碍物的距离，如果激光发射的重复频率很高，还可得到障碍物的轮廓信息。其精度取决于对往返时间的测量进度。

脉冲式激光测距基本原理如图1所示：

由公式D＝1/2*C*ΔT即可计算出距离。式中：D表示所测距离；C为光速；ΔT为时间差。

根据不同物体对光的反射率不同的这一特性，可以事先在一块区域周围布置好高反射率的合作目标，将其固定；设备对于不同反射率的目标，其接收到的光功率不同，因此可以区分出合作目标与非合作目标。这样，设备就可以得到各个合作目标相对于设备的距离和角度信息，再通过特定的算法即可得出设备相对于合作目标的位置，达到定位和导航的目的。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明所采用的技术方案是：一种室内高精度激光导航定位装置，包括：

发射机，连接处理机、激光扫描器，根据处理机的控制信号输出激光给激光扫描器，同时输出启动信号给处理机；

激光扫描器，连接处理机、接收机，根据处理机的控制信号，将发射机输出的激光用于对目标物体进行二维扫描；

接收机，连接处理机，对接收的激光回波信号进行处理输出停止信号给处理机；

处理机，根据启动信号、停止信号的时间差计算目标物体的位置；

电源，用于产生各电路所需电压，以及发射机和接收机所需的高压。

所述发射机包括：驱动电路、半导体激光器、发射光学系统；半导体激光器垂直安装在驱动电路上，半导体激光器输出激光的光轴与发射光学系统光轴重合；

驱动电路，包括雪崩三极管、脉冲发生器和LD驱动电路，接收处理机的触发信号，通过雪崩三极管和脉冲发生器控制LD驱动电路在高压电源的作用下输出高速窄脉冲电流信号，用来驱动半导体激光器输出激光，同时输出启动信号给处理机；发射光学系统对半导体激光器输出的激光进行准直；所述的半导体激光器采用脉冲激光二极管。

所述激光扫描器包括：编码器、转镜、驱动电机；

处理机通过编码器控制驱动电机带动转镜旋转；发射机输出的准直激光经过一个45°镜向垂直方向偏转45°后，入射到45°转镜上，恢复成水平方向，转镜旋转，使得发射出的一系列激光成水平扫射状态，用以对目标物体进行二维扫描。

所述接收机包括：接收光学系统、APD探测器、跨阻放大电路、二级放大电路、时刻鉴别电路、峰值保持电路、自动增益电路；

所述接收光学系统，通过内部的光学镜片将激光回波信号收集到APD探测器上；