[发明专利]一种利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法

权利要求书

1.一种利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法，其特征在于，该激光脉冲测距方法包含以下步骤：

S1、FPGA模块对回波脉冲信号进行高速采样，测量反射回波的延时与接收信号宽度；

S2、实际测量接收信号宽度与时刻鉴别误差的数据值，拟合两者之间的函数关系曲线，制成数据表格；

S3、测距机根据FPGA模块测得的延时测量值与接收信号宽度，通过查询已制成的数据表格，得到相应的时刻鉴别误差，以实现对测距结果进行校正。

2.如权利要求1所述的利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法，其特征在于，

所述步骤S2中，进一步包含：

S21、实际测量过程通过改变目标距离与反射率，测量得到多组接收信号宽度与时刻鉴别误差的数据值，并根据该测量的多组数据拟合函数曲线；

S22、根据拟合的函数曲线，横坐标以FPGA模块的最小采样时间为间隔，制作生成接收信号宽度与时刻鉴别误差之间的数据表格。

3.如权利要求2所述的利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法，其特征在于，

所述步骤S21中，进一步包含：

通过改变目标距离与反射率，对20ns～220ns接收信号宽度范围内的时刻鉴别误差进行离散采样测量；其中，目标板采用反射率为0.3或0.9两种标准目标板，以得到大的回波强度变化范围。

4.如权利要求2或3所述的利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法，其特征在于，

所述步骤S21中，进一步包含：

时刻鉴别误差Δτ与接收信号宽度ΔT拟合的函数关系式为：

其中，A＝59.365，B＝96.280，k＝42.761，则时刻鉴别误差Δτ与接收信号宽度ΔT之间近似呈e指数关系。

5.如权利要求1或2或3所述的利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法，其特征在于，

所述接收信号宽度是通过示波器进行监测输出。

6.如权利要求4所述的利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法，其特征在于，

所述步骤S3中，进一步包含：

当FPGA模块通过查表得到时刻鉴别误差Δτ后，采用飞行时间测量法计算得到目标距离值L；其中，飞行时间测量法中，目标距离L的计算公式为：

式中，c为真空中的光速，Δt为飞行时间；飞行时间Δt等于延时测量值Δt′与时刻鉴别误差Δτ之和。

7.如权利要求1或2或3或6所述的利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法，其特征在于，

所述FPGA模块采用采样频率为200MHz的FPGA芯片，所述FPGA模块9利用90°时钟移相方法实现4倍频等效采样时钟，倍频后得到1.25ns的时间测量精度。

8.一种采用如权利要求1-7任意一项所述的利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法的脉冲激光测距机，其特征在于，该脉冲激光测距机包含：

发射激光光源(1)，其由激光器驱动电路(2)驱动发光；

发射光学系统(3)，其将所述发射激光光源(1)发出的出射光整形后以一定束散角出射，照射到被测目标(4)；

接收光学系统(5)，其接收经由所述被测目标(4)反射的光信号；

光电探测器(6)，其将所述接收光学系统(5)向其发送的光信号转换成电信号；

探测器放大电路(7)，其将所述光电探测器(6)转换出的电信号进行放大；

A/D转换器(8)，其将所述探测器放大电路(7)发送的放大后的电信号转换成数字信号；

FPGA模块(9)，其接收所述A/D转换器(8)发送的数字信号并进行采样处理，测量反射回波的延时与接收信号宽度。

9.如权利要求8所述的脉冲激光测距机，其特征在于，

所述脉冲激光测距机通过电源模块(10)对各单元进行供电。

10.如权利要求8或9所述的脉冲激光测距机，其特征在于，

所述发射激光光源(1)发射峰值功率为75W，脉宽约为55ns，波长为905nm；

所述光电探测器(6)采用硅基光电二极管(Si-PIN)。