激光雷达测距系统

2.1.2　激光雷达测距系统

激光雷达测距系统主要包括激光脉冲测距系统、光电扫描仪及控制处理系统(见图2-3)。测距系统由激光发射器和光电接收器组成。激光测距主要采用两种测距原理，即脉冲测时测距和激光相位差测距。

激光技术是20世纪发展起来的最重要的技术之一。用于跟踪卫星的激光脉冲系统是在1961～1962年由美国发展起来的，那时的测距精度只有几米(Vonbun，1977)。随后，激光测距的发展十分迅速，精度由几米提高到几厘米，甚至毫米级。目前的激光测距系统大多使用脉冲激光，输出功率很强，一般都用Na:YAG激光，波长范围为800～1600nm，脉宽为10～15ns，峰值功率可达兆瓦(MW)。

①距离测量电子器件②激光束③旋转镜④通信接口⑤PC⑥软件

图2-3　激光雷达测距系统

如今，世界上许多国家都在研制、配备及推广应用激光测距系统。具有测距精度为1～3mm的新一代激光测距系统已研制成功。测距精度的不断提高为激光测距系统开拓出更新更广的应用领域。激光的诞生尤其是扫描激光测距的应用，从某种意义上来讲，给机载地面测绘带来了一场革命，它大大提高了作业效率和测绘能力，使地面测绘效率有了很大的改进。采用大功率、高重复频率脉冲激光器作为辐射源，通过扫描光学系统改变输出激光束的方向，实现激光束的横向扫描;通过飞机沿一定航线的飞行，而得到飞机到地面采样点之间的一系列离散的距离观测值。

距离的测量主要有以下四个过程:①激光发射，在触发脉冲的作用下，激光器发出一个极窄脉冲(约几纳秒)，通过扫描镜的转动并反射向地面，同时，激光信号被取样而得到激光主波脉冲;②激光探测，通过同一个扫描镜和望远镜收集经地面反射回来的激光回波信号，并转换为电信号;③时延估计，对不甚规则的回波信号进行相应处理，估计出对目标测距的可能时延，给出回波脉冲信号，该脉冲信号的时延就代表目标回波的时延;④时间延迟测量，通过距离计数等方法测量出激光回波脉冲与激光发射主脉冲之间的时间间隔。