[发明专利]一种基于光束直径变化的激光测距系统

说明书

本发明属于激光测距技术领域，尤其涉及一种基于光束直径变化的激光测距系统，包括激光发射单元、光束质量分析单元和距离计算单元，激光发射单元用于发射测距激光，光束质量分析单元用于分析光束的光束质量因子，距离计算单元用于通过光束的直径计算激光发射位置与接收位置之间的距离。本发明通过激光发射单元发射测距激光，测距激光通过一端距离的传播会有一定程度的发散，根据接收位置测量激光传播之后的光束直径，对已知距离的三组测算获取距离参数数值，再计算距离参数的平均值获取更为准确地距离参数，通过距离参数和光束直径再对距离进行准确计算。

技术领域

本发明属于激光测距技术领域，具体为一种基于光束直径变化的激光测距系统。

背景技术

随着激光探测技术的高速发展，激光探测技术用来测距的应用也越来越广泛。例如，面向智能驾驶的激光测距装置越来越受到广泛的关注。现有的激光测距装置可以包括机械扫描式激光测距装置、微机电系统扫描式激光测距装置以及MEMS激光测距装置，机械扫描式激光测距装置和微机电系统扫描式激光测距装置具有探测距离长，且图像分辨率高的优点，但是，扫描式激光测距装置由于存在转动部件，使用寿命较低，稳定性较差。MEMS激光测距装置仅能实现一定视角的测距扫描。

现有的通过计量激光传播时间来测量距离的方法由于无法精确地测量掌握激光的传播时间，往往微小的时间差在极高的激光传播速度的影响下，会导致测量误差极大。鉴于此，我们提出一种基于光束直径变化的激光测距系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光束直径变化的激光测距系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于光束直径变化的激光测距系统，包括激光发射单元、光束质量分析单元和距离计算单元，所述激光发射单元用于发射测距激光，所述光束质量分析单元用于分析光束的光束质量因子，所述距离计算单元用于通过光束的直径计算激光发射位置与接收位置之间的距离。

优选的，所述激光发射单元包括单片机、激光二极管组、电容、电阻、二极管和电感，其中单片机IN+引脚上拉R1到3.3V下拉R5到电源地，单片机IN-引脚上拉R2到3.3V下拉R6到电源地，引脚BEN+上拉R3到3.3V下拉R7到电源地，引脚BEN-上拉R4到3.3V下拉R8到电源地，OUT+引脚接电阻R12，所述电阻R12与电阻R8和电容C3串联接地，D1负极接R11，R9和L1并联，D1正极与电感L1相连，所述电感L1另一端同时连接3.3V电源和C2，所述C2的另一端接电源地，激光二极管组分别与D1正极、R11和引脚MD相连。

优选的，所述激光二极管组由两个LED灯组成，一个LED灯的正极与另外一个LED灯的负极相连组成激光二极管组。

优选的，所述R1、R2、R3和R4为130Ω的电阻，所述R5、R6、R7和R8为82Ω的电阻，所述C1和C2为0.1uF的电容，所述L1为10nH的电感。

优选的，所述光束质量分析单元计算光束的光束质量因子x的计算公式为：

其中，D为光束束腰宽度，θ为远场发散角，ρ为基膜束腰宽度。

优选的，所述远场发散角θ的计算公式为：

其中，λ为激光波长，D0为光束的束腰直径。

优选的，所述距离计算单元包括系数校准单元和计算输出单元。

优选的，所述系数校准单元的计算公式为：

其中，第一次计算距离参数时已知光束直径D1和距离L1，第二次计算距离参数时已知光束的直径D2和距离L2，第三次计算距离参数时已知光束直径D3和距离L3。