[发明专利]一种高精度激光测距距离模拟装置

权利要求书

1.一种高精度激光测距距离模拟装置，其特征在于，包括激光测距仪、激光探测器及放大比较电路、FPGA模块、TDC模块、激光二极管及驱动电路、分光棱镜、通讯模块以及上位机；激光测距仪的发射端发出的激光脉冲信号进入激光探测器及放大比较电路转换为电脉冲信号，产生的脉冲信号分两路分别送入FPGA模块和TDC模块，FPGA模块通过IO接口向TDC模块发送控制和通讯信息，FPGA模块通过IO接口向激光二极管及驱动电路发送脉冲驱动信号使激光二极管发光，激光二级管输出的激光信号通过分光棱镜进行分光，一路送入激光测距仪的接收端，另一路送入激光探测器，FPGA模块通过IO口与通讯模块进行通讯，通讯模块通过RS232接口与上位机进行通讯。

2.如权利要求1所述的高精度激光测距距离模拟装置，其特征在于，所述激光探测器与激光测距仪的发射端同轴布置。

3.如权利要求2所述的高精度激光测距距离模拟装置，其特征在于，所述分光棱镜的一侧为激光二极管，激光二极管输出的激光信号经分光棱镜分光后，反光侧为激光探测器，透光侧为激光测距仪的接收端。

4.如权利要求3所述的高精度激光测距距离模拟装置，其特征在于，所述激光探测器及放大比较电路与FPGA模块、激光探测器及放大比较电路与TDC模块在布线时均相邻摆放。

5.如权利要求4所述的高精度激光测距距离模拟装置，其特征在于，所述激光测距仪发射端到激光探测器之间的距离与激光测距仪接收端到分光棱镜之间的距离之和等于分光棱镜到激光探测器之间的距离。

6.如权利要求5所述的高精度激光测距距离模拟装置，其特征在于，设定激光测距仪发射端输出激光的时刻记为t1，激光信号从激光测距仪发射端到激光探测器及放大比较电路端产生的延迟记为△t1，激光探测器及放大比较电路从接收到激光信号到输出脉冲信号产生的延迟记为△t2，FPGA模块输出激光脉冲驱动信号的时刻记为t2，脉冲驱动信号从FPGA模块输出经过激光二极管及驱动电路产生激光信号直到激光信号传输到分光棱镜产生的延迟为△t3，激光信号从分光棱镜到激光测距仪接收端产生的延迟记为△t4，激光信号从分光棱镜到激光探测器产生的延迟记为△t5，空气中的光速为c；

则，激光探测器接收到激光测距仪发射端激光信号的时刻为：t1+△t1；

从激光探测器及放大比较电路输出激光测距仪激光信号转换为电脉冲信号的时刻为：t1+△t1+△t2

FPGA模块输出脉冲信号经激光二级管及驱动电路转换为激光信号直到传输到分光棱镜的时刻为：t2+△t3

激光二极管输出信号发送到激光测距仪接收端的时刻为：t2+△t3+△t4

激光二极管输出信号发送到激光探测器的时刻为：t2+△t3+△t5

激光二极管输出信号经分光棱镜、激光探测器、放大比较电路输出的时刻为：t2+△t3+△t5+△t2

则激光测距仪从发射激光到接收激光二级管输出激光的时间差为：(t2+△t3+△t4)-t1＝t2-t1+△t3+△t4。

7.如权利要求6所述的高精度激光测距距离模拟装置，其特征在于，所述TDC模块接收到激光二极管发出的激光信号与接收到激光测距仪发射端发射的激光信号时间差为：

(t2+△t3+△t5+△t2)-(t1+△t1+△t2)＝t2-t1+△t3+(△t5-△t1)。

8.如权利要求7所述的高精度激光测距距离模拟装置，其特征在于，所述TDC模块测得接收到激光二极管发出的激光信号与接收到激光测距仪发射端发射的激光信号时间差与激光测距仪从发射激光到接收激光二级管输出激光的时间差相等，即装置报送上位机模拟距离与激光测距仪测得的模拟距离相等，则：

△t4＝△t5-△t1

即：

c×△t5＝c×(△t4+△t1)。