课程设计-脉冲激光测距仪
《脉冲式半导体激光测距系统的设计》范文
《脉冲式半导体激光测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的进步，激光测距技术已经广泛应用于各个领域，如工业自动化、机器人导航、地形测绘等。
其中，脉冲式半导体激光测距系统以其高精度、快速响应等优点，逐渐成为主流的测距方式。
本文将详细介绍脉冲式半导体激光测距系统的设计，以期为相关研究和应用提供参考。
二、系统概述脉冲式半导体激光测距系统主要由激光发射器、接收器、信号处理与控制系统等部分组成。
其中，激光发射器负责发射激光脉冲，接收器负责接收反射回来的激光脉冲，信号处理与控制系统则负责对接收到的信号进行处理，并输出测距结果。
三、系统设计1. 激光发射器设计激光发射器是脉冲式半导体激光测距系统的核心部件之一，其性能直接影响测距精度和速度。
设计时需考虑激光器的类型、功率、波长等因素。
为提高测距精度和速度，通常选用高功率、高稳定性的半导体激光器作为发射器。
此外，为确保激光脉冲的准确性和一致性，还需设计相应的驱动电路和调制电路。
2. 接收器设计接收器负责接收反射回来的激光脉冲，并将其转换为电信号。
设计时需考虑接收器的灵敏度、噪声抑制能力等因素。
通常采用高灵敏度的光电二极管作为接收器的主要部件，同时需设计相应的放大电路和滤波电路以提高信噪比。
3. 信号处理与控制系统设计信号处理与控制系统负责对接收到的电信号进行处理，并输出测距结果。
设计时需考虑信号处理的算法、控制系统的稳定性等因素。
通常采用数字信号处理技术对接收到的信号进行处理，以提高测距精度和速度。
此外，为确保系统的稳定性和可靠性，还需设计相应的控制系统，对系统的各个部分进行控制和监测。
四、系统实现在系统实现过程中，需根据设计要求进行硬件选型和制作、软件编程和调试等工作。
具体而言，需完成以下步骤：1. 根据设计要求选择合适的硬件器件，如激光器、光电二极管、放大器等；2. 设计并制作电路板，包括驱动电路、调制电路、放大电路、滤波电路等；3. 编写控制系统软件，实现系统的控制、监测和数据处理等功能；4. 对系统进行调试和测试，确保其性能达到设计要求。
脉冲激光测距仪测距参数的室内测试方法
脉冲激光测距仪测距参数的室内测试方法
脉冲激光测距仪是一种使用激光脉冲测量距离的仪器。
以下是一些可能的室内测试方法，以确保其准确性和可靠性。
1. 对比测试：将脉冲激光测距仪与其他已知准确度的测距仪进行对比测试。
在同一距离下，比较两者的测量结果，以确保脉冲激光测距仪的准确性。
2. 重复性测试：对同一距离进行多次测量，检查脉冲激光测距仪的重复性。
如果多次测量的结果一致，则说明测距仪的重复性良好。
3. 分辨率测试：检查脉冲激光测距仪的分辨率。
通过测量不同距离的物体，观察测距仪是否能准确分辨出这些距离。
4. 精度测试：通过实际测量已知长度的物体，比较测距仪的测量结果与实际长度之间的差异。
如果差异很小，则说明测距仪的精度较高。
5. 环境适应性测试：在不同的室内环境下测试脉冲激光测距仪的性能。
例如，在不同温度、湿度和气压下进行测试，以确保其在各种环境下的稳定性和准确性。
6. 校准：定期对脉冲激光测距仪进行校准，以确保其准确性。
校准可以通过与其他已知准确度的测距仪进行对比，或者使用标准长度进行测量来完成。
7. 数据处理：检查数据处理的准确性和可靠性。
例如，检查测距仪的算法是否正确，以及数据传输和处理的速度是否满足要求。
通过以上室内测试方法，可以评估脉冲激光测距仪的性能，并确保其在各种应用中的准确性和可靠性。
《脉冲式半导体激光测距系统的设计》范文
《脉冲式半导体激光测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的不断进步，测距技术已成为众多领域不可或缺的技术手段。
在众多测距技术中，脉冲式半导体激光测距系统因其高精度、高速度和远距离测量的特点，在工业自动化、无人驾驶、地形测绘等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍脉冲式半导体激光测距系统的设计原理、系统架构及实现方法。
二、系统设计原理脉冲式半导体激光测距系统主要基于激光测距原理，通过发射激光脉冲并接收反射回来的光信号，计算激光往返时间差来确定距离。
该系统主要由激光发射器、光信号接收器、信号处理单元及控制系统等部分组成。
1. 激光发射器：选用高功率、高稳定性的脉冲式半导体激光器作为发射器，以产生精确的激光脉冲。
2. 光信号接收器：采用高灵敏度、高响应速度的光电探测器接收反射回来的光信号。
3. 信号处理单元：对接收到的光信号进行放大、滤波和数字化处理，以提取出有用的距离信息。
4. 控制系统：负责控制激光发射器的发射时机和光信号接收器的数据采集，同时与上位机进行通信，将测得的距离数据传输给上位机进行处理。
三、系统架构设计脉冲式半导体激光测距系统的架构设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。
（一）硬件设计1. 激光发射模块：包括激光二极管及驱动电路，负责产生精确的激光脉冲。
2. 光信号接收模块：包括光电探测器及预处理电路，负责接收并预处理反射回来的光信号。
3. 信号处理模块：包括放大器、滤波器和模数转换器等，负责对光信号进行进一步的处理和数字化。
4. 控制系统模块：包括微处理器及其外围电路，负责控制整个系统的运行并处理与上位机的通信。
（二）软件设计软件设计主要包括控制系统的程序设计。
程序设计应具备以下功能：1. 控制激光发射器的发射时机，确保激光脉冲的精确性。
2. 控制光信号接收器的数据采集，并将接收到的数据进行初步处理。
3. 与上位机进行通信，将处理后的距离数据传输给上位机。
4. 具备友好的人机交互界面，方便用户操作和查看测距结果。
激光测距仪课课程设计
激光测距仪课课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握激光测距仪的基本原理、结构和使用方法。
知识目标包括了解激光测距仪的工作原理、掌握其构造特点和熟悉其使用技巧。
技能目标则要求学生能够独立操作激光测距仪，进行实际测量并准确读取数据。
情感态度价值观目标则是培养学生的实践操作能力，提高他们对科学技术的兴趣和好奇心，增强他们的创新意识和探究精神。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括激光测距仪的原理、构造和使用方法。
首先，学生需要了解激光测距仪的工作原理，包括激光发射、接收和信号处理等方面。
其次，学生要掌握激光测距仪的构造特点，如激光器、接收器、显示器等部件的功能和作用。
最后，学生要熟悉激光测距仪的使用方法，包括仪器的设置、测量操作和数据读取等步骤。
三、教学方法为了实现本节课的教学目标，我们将采用多种教学方法。
首先，通过讲授法，向学生讲解激光测距仪的基本原理和构造特点。
其次，利用讨论法，让学生分组讨论激光测距仪的使用方法和操作技巧，促进学生之间的交流与合作。
此外，我们还将采用案例分析法，通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用所学知识。
最后，结合实验法，让学生亲自动手操作激光测距仪，进行实际测量，提高他们的实践能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源。
首先，教材和参考书，为学生提供理论知识的学习材料。
其次，多媒体资料，如教学PPT、视频等，为学生展示激光测距仪的工作原理和操作方法。
再次，实验设备，包括激光测距仪、测量工具等，为学生提供实践操作的机会。
最后，网络资源，如相关、论坛等，为学生提供更多的学习资源和交流平台。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
评估方式包括平时表现、作业、考试等。
平时表现主要考察学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总评的30%。
作业主要包括课后练习和实验报告，占总评的30%。
课程设计脉冲激光测距仪
外设接口设计
设计必要的外设接口，如按键、显示屏、通信接口等，以便于用户操作和数据显示。
软件编程
编写控制程序，实现测距仪的初始化、参数设置、数据采集、数据处理和结果显示等功能。
微控制器选择
根据测距需求和预算，选择合适的微控制器，如STM32、Arduino等。
04
CHAPTER
脉冲激光测距仪软件设计
脉冲接收
控制与显示系统
发射光学系统
将激光脉冲聚焦并导向目标，包括准直透镜和发射镜等。
光电探测器
将接收到的光信号转换为电信号，通常采用雪崩光电二极管或PIN光电二极管等。
信号处理电路
对电信号进行放大、滤波和数字化处理，以便后续的距离计算和显示。
产生短促、高强度的激光脉冲，通常采用半导体激光器或固体激光器。
实现基本测距功能
要求学生所设计的脉冲激光测距仪应达到一定的性能指标，如测量范围、测量精度、分辨率等。
性能指标要求
要求学生完成实验报告，包括设计原理、制作过程、实验结果分析和结论等，并进行答辩，展示设计成果和实验效果。
完成实验报告和答辩
02
CHAPTER
脉冲激光测距仪基本原理
通过测量激光脉冲从发射到接收的时间差来计算距离。
激光器
接收光学系统
接收反射回来的激光脉冲，并将其聚焦到光电探测器上，包括接收镜和聚焦透镜等。
控制测距仪的工作状态，显示测量结果，通常采用微处理器和液晶显示屏等实现。
03
CHAPTER
脉冲激光测距仪硬件设计
根据测距需求和预算，选择合适的激光器，如固体激光器、半导体激光器等。
激光器选择
设计合适的驱动电路，以提供稳定的电流和电压，确保激光器正常工作。
课程设计脉冲激光测距仪综述
目录第一章引言,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 2 1.1激光测距技术,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 2 1.2激光测距的发展状况,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 2 第二章脉冲测距仪的工作原理,,,,,,,,,,,,,,,, 4 2.1测距仪的基本工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,, 4 2.2脉冲激光测距实现的原理及光电读数的实现方法,,,,,,, 5 第三章部件分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,7 3.1激光器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,7 3.2光电器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,7 第四章激光测距系统性能分析,,,,,,,,,,,,,,,,8 4.1光脉冲对测距仪的影响,,,,,,,,,,,,,,,,,,8 4.2发散角对测距仪的影响,,,,,,,,,,,,,,,,,,8 4.3测距系统信噪比分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,9 第五章测距仪的精度分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,10 5.1精度分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,10 5.2提高脉冲激光测距精度的措施,,,,,,,,,,,,,,,10 第六章激光测距仪总体设计,,,,,,,,,,,,,,,,,14总结,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,16第一章引言1.1 激光测距技术激光测距是指根据激光往返待测距离的时间来测定距离的方法，激光测距技术是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术，因其良好的测距性能而广泛应用在军事和民用领域。
自1960年美国T.H.Maiman博士制成世界上第一台红宝石激光器开始，激光优异的单色性、方向性和高亮度性就引起了人们的普遍关注。
激光的这些特性，决定着它成为理想的测距光源。
国内外均大力开展了激光测距系统的研制工作。
1961年美国就成功的研制了世界上最早的红宝石激光测距系统，1969年美国又首次将激光测距系统应用于坦克火控系统。
《脉冲式半导体激光测距系统的设计》范文
《脉冲式半导体激光测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的进步，激光测距技术已成为现代测量领域的重要工具。
其中，脉冲式半导体激光测距系统以其高精度、快速响应和长距离测量的优势，在众多领域得到广泛应用。
本文将详细介绍脉冲式半导体激光测距系统的设计原理、关键技术和系统架构。
二、系统设计原理脉冲式半导体激光测距系统主要通过发射激光脉冲并接收反射回来的光信号来实现测距。
系统设计原理主要包括激光发射模块、信号接收模块、计时模块以及数据处理与输出模块。
1. 激光发射模块：负责产生高能量、窄脉冲的激光束，以实现远距离测量。
该模块采用脉冲式半导体激光器，具有体积小、功耗低、寿命长等优点。
2. 信号接收模块：负责接收反射回来的激光信号，并将其转换为电信号供后续处理。
该模块通常包括光电二极管、放大器等元件。
3. 计时模块：用于测量激光发射与接收之间的时间差，从而计算出目标距离。
该模块通常采用高精度计时器，如FPGA（现场可编程门阵列）或DSP（数字信号处理器）。
4. 数据处理与输出模块：对计时模块得到的数据进行处理，如去噪、滤波、计算等，最终以数字或模拟信号的形式输出测距结果。
三、关键技术1. 激光脉冲调制技术：为了实现远距离测量，需要产生高能量、窄脉冲的激光束。
调制技术能够有效地控制激光的脉冲宽度、能量和频率，从而提高测距精度和测量范围。
2. 信号处理与识别技术：由于环境噪声和干扰因素的影响，接收到的信号可能存在失真和噪声。
因此，需要采用信号处理与识别技术对接收到的信号进行去噪、滤波和识别，以提高测距的准确性和可靠性。
3. 高精度计时技术：计时模块是测距系统的核心部分，其精度直接影响到测距结果的准确性。
因此，需要采用高精度计时技术，如采用FPGA或DSP等硬件设备进行计时，以提高计时精度和稳定性。
4. 系统集成与优化：将各个模块进行集成和优化，以实现系统的整体性能提升。
这包括硬件电路设计、软件算法优化以及系统调试等方面的工作。
脉冲激光测距仪发射与接收的透镜设计说课材料
脉冲激光测距仪发射与接收的透镜设计脉冲激光测距仪发射与接收的透镜设计摘要：根据脉冲激光测距仪的原理，采用单透镜对脉冲激光测距仪发射的光述进行准直和对回波光束的汇聚。
通过对单透镜准直系统对发散角的压缩，以及对反射回波的汇聚，运用ZMAX 对发射和接收的光学成像系统进行模拟，选取最佳的设计方案。
该方法不仅满足脉冲激光测距仪的基本设计要求，同时可以方便校正像差，使得准直系统的设计比较简单，节省制作成本，且便于携带。
关键词：激光测距；发射光束准直；ZEMAX ；像差Abstract ：1 引言脉冲激光测距仪具有体积小、重量轻、功耗低、便于携带等优点，因此在许多领域被广泛应用。
脉冲激光测距仪发射和接收激光能量决定其测距性能的主要参量之一。
由于半导体激光二极管发射出来的光束，在相互垂直的平面内有一定的发散角，侧向发散角//θ一般为10°左右；而横向发散角θ+为30°左右。
所以在使用半导体激光器时作为发射源时，需要对半导体激光器发射出来的光束先进行准直。
目前，有非球面单透镜准直系统，长焦距大孔径的光学系统组合，柱面镜加普通光学系统进行准直，宏/微观光学元件结合进行准直等进行准直。
接收有单透镜的接收设计和透镜组系统的设计等。
2 激光光束从激光二极管半导体发射出来的光束呈高斯分布的TEM00基横模，因此光束近似可看为高斯光束。
半导体激光器发散角(FMHM)与高斯光束通常定义发散角(21e 光强分布处)的关系图1 发散角(FMHM)与21e处发散角的关系 为了能够充分利用能量且兼顾其他因素，在设计准直整形系统时取高斯光束光强21e 处定义发散角。
因此则要由θ+求出光强21e 处对应的发散角。
由上图1中有 202exp()X I I a=- 那么在X1处的光强分布2110021exp()2X I I I a ==-，得出212exp()2X a-= 同理在X2处的光强分布有2212exp()X e a-= 由12ln 22X X =1122tan(/2)tan(/2)X X θθ=得出 21/2arctan[1.7tan(/2)]θθ=将半导体激光器说明书中的参数θ+=1θ上代入，即可求得光强处21e发散角2θ。
一种脉冲_相位式激光测距仪的设计
图 1 脉冲相位式激光测距系统框图 为减小噪声干扰 ,提高 DDS 的频谱纯度 ,选用低相位 实现距离的粗测 ,而精测部分则完全由对发射信号和回波
噪声的器件 ,采用对电源有良好去耦合的高稳定高纯度的 时钟信号 。同时运用同轴线馈入时钟信号 ,以防时钟的泄
信号的相位差的测量精度决定 。由此 ,限制系统测量精度 的主要因素是对相位差的测量 ,以前的设计系统中对相位
差 ,设最大点为 k0 ,最大点的相位为 <则有相位差
θ= Nf 0<
(10)
k0 f s
由此即可求得距离差为 :
d=
c 2
×2π1 f
×θ
(11)
由最后的公式知 ,DSP 只需要对选频信号分别采样 ,
做 FF T 变换后点乘 ,并求取此时最大值的相位和位置即可
求出相应的距离差 。
由以上测距公式知信号为 30 M Hz 时 , 采样频率为
800 k Hz 的情况下 ,如果想让系统达到 1 mm 的测距精度
则理论分析有 :
Δθ = 4πf ×Δd/ c
(12)
代入相应的数值有如下计算结果 :
32激光测距仪课程设计
32激光测距仪课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解激光测距仪的基本原理、构造及使用方法，掌握基本的测距技能，培养学生的实践操作能力和科学探究精神。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解激光测距仪的定义、原理和特点；（2）掌握激光测距仪的使用方法和注意事项；（3）了解激光测距仪在实际应用中的广泛性。
2.技能目标：（1）能够正确操作激光测距仪进行测量；（2）能够根据测量数据进行简单的数据分析；（3）能够运用激光测距仪解决实际问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学技术的兴趣和好奇心；（2）培养学生尊重科学、追求真理的精神；（3）培养学生爱护仪器、注重实践的操作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.激光测距仪的基本原理：介绍激光测距仪的工作原理，让学生理解其测距的准确性；2.激光测距仪的构造与使用：详细讲解激光测距仪的各部分组成，以及正确的使用方法和注意事项；3.激光测距仪的实际应用：通过实例让学生了解激光测距仪在生产、科研和生活中的广泛应用；4.测量实践：安排课内外实验，让学生亲自动手操作激光测距仪，提高实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解激光测距仪的基本原理、构造和使用方法；2.讨论法：学生针对实际应用案例进行讨论，培养学生的思考和分析能力；3.实验法：安排课内外实验，让学生动手操作，提高实践能力；4.案例分析法：通过分析具体案例，使学生了解激光测距仪在实际中的应用。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的激光测距仪教材；2.参考书：提供相关的科普读物，拓展学生的知识面；3.多媒体资料：制作课件、视频等，形象生动地展示激光测距仪的工作原理和实际应用；4.实验设备：准备激光测距仪及相关实验器材，保证实验教学的顺利进行。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置适量的作业，让学生巩固所学知识，通过批改作业了解学生的掌握程度；3.实验报告：对学生实验过程中的操作技能和数据分析能力进行评估；4.考试成绩：安排期末考试，对学生本课程的整体掌握情况进行评估。
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目录第一章引言 (2)1.1激光测距技术 (2)1.2激光测距的发展状况 (2)第二章脉冲测距仪的工作原理 (4)2.1测距仪的基本工作原理 (4)2.2脉冲激光测距实现的原理及光电读数的实现方法 (5)第三章部件分析 (7)3.1激光器 (7)3.2光电器件 (7)第四章激光测距系统性能分析 (8)4.1光脉冲对测距仪的影响 (8)4.2发散角对测距仪的影响 (8)4.3测距系统信噪比分析 (9)第五章测距仪的精度分析 (10)5.1精度分析 (10)5.2提高脉冲激光测距精度的措施 (10)第六章激光测距仪总体设计 (14)总结 (16)第一章引言1.1 激光测距技术激光测距是指根据激光往返待测距离的时间来测定距离的方法，激光测距技术是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术，因其良好的测距性能而广泛应用在军事和民用领域。
自1960年美国T.H.Maiman博士制成世界上第一台红宝石激光器开始，激光优异的单色性、方向性和高亮度性就引起了人们的普遍关注。
激光的这些特性，决定着它成为理想的测距光源。
国内外均大力开展了激光测距系统的研制工作。
1961年美国就成功的研制了世界上最早的红宝石激光测距系统，1969年美国又首次将激光测距系统应用于坦克火控系统。
从此，激光测距技术发展迅猛，广泛的应用于战场上。
激光测距方法从原理上分主要有相位测距法和脉冲测距法两种。
由于相位测量技术较为成熟，因此测距精度较高，目前的测距技术大多采用此法，但相位测距电路较为复杂，技术难度较大，测程短。
脉冲式测距方法结构简单，信号易于处理，并且易于实现实时测量，具有测程长的优点，因此发展潜力很大。
1.2激光测距的发展状况激光测距技术与其它测距技术相比，具有测量距离远、抗干扰能力强、非接触目标、测量速度快、测距精度高等特点。
目前，脉冲激光测距已获得了广泛的应用，如地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪、以及人造卫星、地球到月球距离的测量等。
随着激光技术、数字电子技术、计算技术和集成电路的发展，激光脉冲测距正朝着低成本、模块化、小型化方向发展。
脉冲半导体激光测距技术的研究起始于20世纪60年代末，到80年代中期陆续解决了激光器件、光学系统以及信号处理电路中的关键技术，80年代后期转入应用研究阶段并研制出了各种不同样机，90年代中期各种成熟的产品不断出现，近期半导体激光测距发展迅速，在中、近激光测距方面有取代YAG激光的趋势。
2008年，中国计量学院余向东、张在宣、王剑锋等人研制了一种能有效地减少因接收信号幅度变化而引起的漂移误差和晶振时钟计时误差的小型高精度脉冲式半导体激光测距仪，当接收脉冲信号幅度在11倍范围变化时，该测距仪可获得优于±7cm的单次测量精度。
2009年，军事交通学院李志勇、李长安、李良洪等人基于TDC-GP2设计了一款测量时间间隔最小可达65ps，平均误差小于65ps的高精度时间间隔测量仪。
航天科工集团第三研究院第八三五八所研制出测程200m，精度0.5m，分辨能力为100Hz的激光测距机。
中科院上海光机所研制出便携式激光测距机，无合作目标时对漫反射水泥墙的测距达100m，采用300MHz 计数方式，测距精度0.5m，重复频率1kHz。
中国计量学院与国外合作开发了低成本、便携式半导体激光测距机，作用测距l km，精度< l m，计数脉冲采用4M 晶振，线性时间放大技术。
常州莱赛公司研制了测量距离为200m，测距精度为0. 5m的半导体激光测距机【1】。
国外有许多大学、研究机构和公司都开展了脉冲半导体激光测距系统的研究。
Schwartz Electro-Optics公司为美国国家数据中心研制了激光海浪测量装置，用于无人看守的海浪测量站；为美国联邦政府高速公路管理局研制了激光自动传感系统，用于车辆速度和高度的测量，从而提高了交通效率；还为军方研制了直升机激光防撞告警装置。
EXXON公司研制了脉冲半导体激光角度距离测量系统，用于海上石油勘测。
1992年美国亚特兰大激光公司为警方专门设计的手持式人眼安全激光二极管测距仪，用于对车辆的测距和测速。
Lecia公司展出了实用的小型LD测距仪，测量距离0.2-30m。
1995年以来国际上对人眼安全的半导体激光测距技术发展十分迅速，已开展了波长在800-900nm范围内、峰值功率为10W、脉冲宽度为20-50ns、重复频率为1-10kHz、测量距离10m-1km无合作目标的激光测距系统研究。
1996年下半年，美国Bushnell公司推出了测距能力约365m的400型小型、轻便、省电、对人眼安全、低价LD的激光测距仪Yardage400。
1997年Bushnell 公司推出测距700米的800型激光测距仪。
1998年美国Tasco公司推出测距能力为700米的摄像机型Lasersite LD激光测距仪。
美国SACMFCSⅡ侧轻武器通用模块火控系统，具有测距和瞄准双重功能，据报道其测距能力大于2km。
2000年以来，各种性能极好的激光测距仪更如雨后春笋般不断涌现，如专为室内应用而设计徕卡手持测距仪D2，测程0.05至60 米，典型精度±1.5mm，不仅小巧便携，测量速度也很快且非常可靠。
德国喜利得手持激光测距仪PD42型测量范围0.05 m- 200 m，精度为± 1.0mm，不仅可以测量距离，还可以进行面积、体积及面积累加等计算。
第二章 脉冲激光测距原理2.1测距仪的基本工作原理激光测距广泛采用飞行时间法，飞行时间法是根据直接或者间接获得的激光飞行时间来得到目标物距离【4】。
其基本原理如图2-1所示：即分别在A 、B 两点架设测距机和反射器，测距机向B 处发射一束激光，激光在被测距离A 、B 之间传播，到达B 点后，激光被反射器反射。
反射回的激光被测距机接收，如果激光测距机能测出激光从发射到接收这一段时间间隔，那么，在A 、B 之间的距离就可以计算出来【5】。
根据光速c ，则距离D 为： 2tc =D 2D (2. 1)DA点激光测距机B点反射棱镜图2-1 激光测距基本原理图2-2 测距仪光学原理框图D ——测站点A 、B 两点间距离； D t 2——光往返A 、B 一次所需的时间。
2.2脉冲激光测距实现的原理及光电读数的实现方法脉冲激光测距是利用激光脉冲持续时间短，能量在时间上相对集中，瞬时功率很大（一般可达兆瓦）的特点进行测距，在有合作目标的情况下脉冲激光测距可达到极远的测程。
脉冲激光测距以其测程远、测距精度高等优点获得了广泛的应用【6】。
脉冲激光测距原理如图2-3所示。
图2- 3 脉冲激光测距原理激光器对目标发射一个或一列很窄的光脉冲（脉冲宽度一般小于50ns ），经取样棱镜，光脉冲接收器输出一个电脉冲信号， 打开电子门让时标脉冲通过，计数电路开始进行计数。
光脉冲被目标反射后回到接收器，接收器同样产生一个电脉冲，关闭电子门终止时标脉冲通过。
通过测量光脉冲到达目标并由目标漫反射返回到接收系统的脉冲数就能计算出相应的时间间隔，从而计算出目标距离。
设目标距离为D ，光脉冲往返时间为t ，光在真空中的传播速度为c （c ≈2.99 ×810m /s ，光速c 在空气中传输受介质、气压、温度、湿度的影响可忽略），则有下列公式成立： 2ct D (2. 2) 在脉冲激光测距中，t 通常是通过测距计数器对从发射脉冲到目标并从目标返回到接收系统期间进入计数器的时钟脉冲个数的累计来测量的，具体如图2-3所示。
T∆tN t ∆=信息脉冲整形脉冲时钟脉冲计数脉冲图2-3 计时波形图 设在t 时间内，有N 个时钟脉冲进入计数器，时钟脉冲周期为T ，振荡频率为0f 。
022c c R NT N LN f === (2. 3) 式中，02c L f =，表示每一个时钟脉冲所代表的距离增量。
如计数器计数N个时钟脉冲，则由公式(2.3)可得到目标距离R 。
L 的大小决定了脉冲测距的测量计数精度。
即： t c ∆=∆21L (2. 4)若要距离分辨率L ∆≤30cm ，则要求t ∆≤2×10-9s ，即要求时标脉冲的频率最低为500MHz 。
距离测量的精度主要取决于发射激光脉冲的上升沿、接收通道的带宽、探测器的信噪比、时间间隔测量的分辨率等因素有关。
TOF （飞行时间）测距系统构成相对简单，因而获得了普遍的应用。
军用的作用距离大于1km 的测距机基本上全都是基于TOF 的。
当前，采用精密的时间间隔测量方法，脉冲飞行时间激光测距的单次测量精度可以达到厘米量级。
为获得更高精度，可以采取多次测量平均的方法，但是这需要更长的测量时间，从而限制了它的应用范围。
自触发脉冲飞行时间激光测距法，其原理利用激光接收单元的输出信号自行控制激光发射单元，进而触发激光脉冲向测距目标发射，即激光接收单元接收到激光脉冲之后，去触发激光发射单元产生下一个激光脉冲。
激光脉冲的发射和接收是循环相关的。
经过多个脉冲后，接收的这一周期信号经过周期测量再除以接收的周期数，从单个周期得到距离。
实际上是对测量结果进行多次平均，从而提高精度。
分析其原理可知，这种方法仅对静止目标有效，而且为了获得由距离而产生的测距周期信号，激光器会长时间的处于发射状态，就效率而言是相对较低的。
第三章 部件分析3.1激光器（一般采用激光二极管）半导体激光二极管（LD ）是实用中最重要的一类激光器，它体积小、寿命长、并可以采用简单的电流注入的方式来泵浦。
因此，半导体激光二极管在激光通信、光存储、激光测距以及激光雷达等都有广泛的应用。
半导体激光器工作原理和其他激光器一样，即都是基于受激发射。
要使得激光器得到相干的受激光输出，须满足三个条件：1．粒子数反转分布，即高能级导带底的电子数比处于低能级的价带顶的空穴数多得多。
2．有光学谐振腔，使受激辐射在谐振腔内多次反射形成激光震荡。
3．为了形成稳定的震荡，增益介质必须提供足够大的增益，以弥补谐振腔引起的光损耗，达到激光器的阈值条件，即out i th g αα+= （3.1）其中：g th 为阈值增益，i α为增益介质的内部损耗，out α为激光器的输出损耗3.2光电器件（采用雪崩光电二极管 APD ）光电探测器是一种把光信号转换成电信号的器件， 是系统接收部分的核心组成部分。
雪崩二极管是借助反向偏执的强电场作用而产生载流子倍增效应的一种高速光电子器件。
这种管子的灵敏度高，响应速度快，响应时间短，噪声等效功率低。
它的工作原理：在光电二极管的 PN 结上加一反相高电压， 使结区产生一个很强的电场， 当光激发载流子进入结区后，在强电场的加速下获得很大的能量，与晶格原子碰撞而使晶格原子发生电离，产生新的电子-空穴对，新的电子-空穴对再次被加速，又与晶格原子碰撞，产生新的电子-空穴对，这一过程不断重复，使 PN 结内的电流急剧增加，这种现象称为雪崩倍增效应，这样外电路的光电流就被放大了。