脉冲激光测距系统设计
激光测距是指利用射向目标的激光脉冲测量目标距离的一种距离测量仪。脉冲激光测距法由于激光的发散角小，激光脉冲持续时间极短，瞬时功率极大（可达兆瓦以上），因而可使激光测距系统具有方向性好，测距精度高，测程远，抗干扰能力强，隐蔽性好等优点，在军事领域得到广泛的应用。目前，激光测距系统种类繁多，大体分为脉冲测距法，相位测距法和干涉测距法三类。
脉冲激光测距法相比相位激光测距法有以下几项优点：
第一，在相同的总平均光功率输出条件下，脉冲光波型激光测距仪可测量的距离远必连续光波型激光测距仪要长。
第二，测距速度较快。
第三，不需要合作目标，隐蔽性和安全性好。
考虑以上特点和实际系统设计要满足体积小，功耗低，高重频，测距速度快等特点，本实验中我们选择脉冲激光测距法作为整体系统的测距方式。
一设计任务
通过对典型光电子信息系统—激光测距系统的设计和实现，了解常见光电子信息系统的组成，掌握典型光电子信息系统的一般设计方
1
法，利用提供的硬件模块搭建室内模拟激光测距系统，编写单片机程序计算测距距离并显示，实现室内激光模拟测距。
二工作原理
脉冲激光测距系统的原理与微波脉冲雷达测距原理相似，在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲，光脉冲发射到目标后一小部分激光反射到测距点被光功能接收器接收。设目标距离为R，激光脉冲往返经过的时间为t，光在空气中传播的速度为c，则测距公式如下：R=ct/2。
实际脉冲激光测距机是利用时钟晶体振荡器和脉冲技术起来测定时间间隔t的。时钟即晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲振荡（T=1/f），脉冲计数器的作用是对晶振产生的电脉冲个数进行计数。如在测距机和目标之间光往返的时间t内脉冲个数为N，能带测距离
R=C
2NT=C
机器人资料
2f
N。相对测距精度为∆R=c
2f
。如图:
2
三系统组成及总体方案论证
脉冲激光测距系统由三部分组成：激光发射部分，激光接收部分和信号处理部分。首先由半导体激光器发射一个激光脉冲，该激光脉冲经过发射光学系统准直后射向目标（本实验中激光通过一段光纤传播），同时在主波取样透取出主波的一小部分作为参考脉冲送入接收系统，经过光电探测器转换为电脉冲后，再经放大器放大后开启门电路，这时计数器开始计数。经过一段时间后，被目标发射回来的回波脉冲信号（本实验中是经过光纤传播后的信号）通过接收光学系统的汇聚之后，射到探测器上，经过光电转换和放大后变成电信号进入门电路，使门电路关闭，计数器停止计数。这样，从开门到关门计数器进入N个脉冲，则可测得这段光纤的长度R=Nc/2f。
原理框图如下：
3
4
原理图如下：
脉冲半导体激光驱动器 前置放大器
光电探测器
接收光学系统
主波取样器 门电路 接收部分
发射部分
发射光学系统
脉冲半导体激光器 时钟振荡器
脉冲计数器 距离显示器
信号处理部分
四各分系统工作原理及实现方案
1 激光源的选取
5