单片机的相位式激光测距技术研究(2)

激光是六十年代初刚出现的与平时我们了解的光源不同的光源,由于受到刺激才能发射的原理还有激光腔具有滤波效应,所以发射出来的光束拥有一系列新


激光是六十年代初刚出现的与平时我们了解的光源不同的光源,由于受到刺激才能发射的原理还有激光腔具有滤波效应,所以发射出来的光束拥有一系列新的特征:普通光源向四面八方发光,但是激光有小的发散角,因此它有着具有良好的方向性的特点;还有就是激光的单色性非常好,普通光源包含光谱范围很大,而激光则很小;激光的输出功率即使有范围边界,不过功率密度还是很高,甚至太阳表面的亮度没有一般激光亮度高[1]。

自从1960年第一台红宝石激光器问世,到1962年人们又研发出了仅能以脉冲形式工作的半导体激光器。因为激光有着单色性好,方向性好,高能量密度这些特性,所以激光技术渗透联系了许多科学领域,使各个领域都得到了创新和前所未有的发展,使激光得到了广泛的应用[2]。在军事领域中的应用有激光扫描、激光测距、激光瞄准和激光兵器等;而民用领域中则有激光工业制造、激光传输信息和存储和激光印刷应用等[3]。其中激光测距技术尤为突出,在第一台激光器刚被制造出来的第二年,激光测距的试验就有人开始进行了。激光测距技术最初完善的应用就是在军队的瞄准系统中,因为它能够立刻并且十分精确的测量目标距离,所以已被大规模的装备给军队。在火控系统中,炮弹或导弹的首发命中率也因为激光测距技术获得显著改善。目前激光测距技术应用则更加广泛的应用于民用测量领域,可测范围大,不用接触就可测量,结果可马上获得这些都是激光测距的优点,所以它已逐渐替换了人工测量在建筑工程,工业制造等方面。所以激光测距技术在未来的社会经济和军事建设上占据越来越重要的地位。

1.2  激光测距的国内外研究状况

1.2.1  激光测距国外发展状况

1.2.2  激光测距国内发展状况

1.3  激光测距的方法

   一般情况下我们对所测量的目标发射一束是连续波的激光束,也可以是脉宽很小的激光脉冲,然后测量出到目标的距离是多少[6]。激光由于具有前文所提到的各种优良特点,而且它能测量的范围很大,同时又能保证相当水准的精确度,所以被广泛应用于各个方面,例如丈量土地,检测汽车速度,测量房屋角度等。不过在不同的情况下也有各自适合的激光测距方法,当需要测量一些非常小的距离时有一种方法,而测量范围很大的距离有别的方法,要是想要得到更加准确的结果则还有其他方法,我们按照不同的测量原理大致分为四种方法,以下就是激光测距的四种方法。

1.3.1  脉冲式激光测距

因为光在空气中的传播速度是一定的,通过对发射脉冲和接受脉冲的时间差进行运算处理,就可以获得到目标的距离[7]。脉冲法是在激光测距领域一开始使用的早期方法,因为激光的发散角很小,而且它的持续时间非常小,所以它能够测量非常远的距离[8]。不过这种方法也有其缺点,就是他的测量结果的精确度不是很高。另外脉冲式激光测距的安全性,隐蔽性好,还有它不用设置专门的合作目标,而是利用漫反射的方式来测量距离。但是要保证小的测量范围内还要有一定的精确度还是很困难且代价很大,不过随着新技术被创造,高精度的脉冲式激光测距仪也有了实现的可能。

1.3.2  干涉法激光测距

与脉冲式测距不同的是,干涉法适合测量更加微小的距离,测量的结果也更加精准。和相位法不同的是干涉法是利用自身的干涉的条纹来得到距