[发明专利]一种新型激光雷达探测时序控制系统

权利要求书

1.一种新型激光雷达探测时序控制系统，其特征在于，由激光模块、控制模块、探测模块和供电模块组成；通过上位机编写程序指令，写入控制模块的STM32控制器，使得STM32控制器发出具有特定时序的脉冲触发信号作为PMT的门控信号，进而控制探测模块中门控PMT的工作状态，同时STM32也控制激光模块的激光器启停，完成时序同步；

其中，控制模块采用STM32F103ZET6控制板作为STM32控制器代替传统信号发生器发出脉冲触发信号，作为门控型PMT的门控信号，门控信号的电压幅值是+3.5V～+5V，进而实现按照设定的时序控制门控PMT的启停；具体是通过上位机编程，调整门控信号相应参数的值，做到门控信号的脉宽、重频、周期及占空比可调节；

具体的，STM32控制器发出激光开启指令的同时，发出门控信号，给PMT提供门控信号使其处于关闭状态，等待激光到达水面后断开门控信号，使PMT处于正常工作情况；对飞机飞行高度进行限定：飞行高度大于PMT上升时间和延时时间内激光发射的距离，设定此距离为h₁，延时时间为t₁，上升时间为t₂，下降时间为t₃，设定光速为c，激光扫描角为θ，飞行高度为h，激光发射口距离水面距离为S；其中，存在以下关系：

h₁＝c(t₁+t₂)   (1)；

并且需要满足：

h＞h₁   (2)；

由三角函数可得：

设定从发射激光起到接收到水面回波信号的时间为t，则：

设定测量点水面到水底的距离为l，从发射激光起到接到水底回波信号的时间为T，则：

由式(5)、(6)得出，l＞0时，T＞t，设定门控信号的脉宽为t_G，由以上分析得出：

门控信号输出具体如下：对控制器中通用定时器3进行相关配置，自行改变自动装载器arr、预分频系数psc值，调节输出脉冲信号的频率及占空比；具体配置如下：初始化并使能定时器3时钟、GPIO及AFIO复用功能模块时钟；初始化GPIO，设置PA7引脚为复用输出推挽输出模式，输出速度50MHz；初始化定时功能，设置arr及psc，设置时钟分割为0，定时器向上计数模式；初始化定时器通道2的PWM模式，选择定时器脉冲宽度调制为模式2，比较输出使能；

完成定时器配置后，根据公式(7)，调节修改arr及psc的值，来调节PWM的输出信号频率和占空比；

式中，f为控制器输出脉冲的频率，T_clk为控制器内部定时器固有时钟频率，arr为自动装载值，psc为预分频系数。

2.根据权利要求1所述的新型激光雷达探测时序控制系统，其特征在于，在实际测量中实现激光进水后再开启探测模块中的门控PMT，避免接收过强水面信号，调节PMT的增益，放大微弱的水底信号，同时实现测试点开始、结束的实时调试，以及任意时间段的回波接收及观测。