[发明专利]一种基于光路差分的激光脉冲测距方法

权利要求书

1.一种基于光路差分的激光脉冲测距方法，其特征在于：包括处理电路模块（1），激光光源（2），准直扩束镜（3），分光镜（4），光电探测器（5），聚光镜（6），第一粗微动平台（8），第一APD（9），第一接收透镜（10），半反半透镜（11），减法器（12），第一粗微动平台控制器（13），第二接收透镜（14），第二粗微动平台（15），第二APD（16），第二粗微动平台控制器（17）；激光光源（2）受处理电路模块（1）驱动发出一束脉冲激光，经过准直扩束镜（3）、分光镜（4）分为两条光路，一部分光经聚光镜（6）聚焦在光电探测器（5）用于产生开始信号给处理电路模块（1）；另一部分用于探测目标（7），从目标（7）的反射或散射光经分光镜（4）、半反半透镜（11）分为两条光路，一路光经第一接收透镜（10）汇聚至第一APD（9）上，光信号转换为电信号P_r1(t)送至减法器（12）的“+”端；另一路光经第二接收透镜（14）汇聚至第二APD（16）上，光信号转换为电信号P_r2(t)送至减法器（12）的“-”端，两部分光路参数相同，第一接收透镜（10）与第一APD（9）构成一路接收单元，第二接收透镜（14）与第二APD（16）构成另一路接收单元；经过减法器（12）后，形成差分信号P_r1(t)-P_r2(t)，送入处理电路模块（1）中，处理电路模块（1）根据优化原则向第一粗微动平台控制器（13）、第二粗微动平台控制器（17）同时发出控制信号，控制相应的第一粗微动平台（8），第二粗微动平台（15）移动，从而改变差分距离d，当差分回波曲线（25）过零点（24）处的斜率最大时，停止移动，记录此时的过零点时刻，从而记录零点时刻，完成距离测量。

2.如权利要求1所述的一种基于光路差分的激光脉冲测距方法，其特征在于：所述聚光镜（6）与分光镜（4）的间距记为l₀，l₁为分光镜（4）与半反半透镜（11）之间的距离，为实现光路差分，分光镜（4）与第一接收透镜（10）、第二接收透镜（14）的间距记为l₂，l₃，且满足l₁+l₂=l₀-d，l₁+l₃=l₀+d，其中，d为差分距离。

3.如权利要求1所述的一种基于光路差分的激光脉冲测距方法，其特征在于：所述优化原则是以回波信号在零点处的斜率最大为准则。

4.如权利要求1所述的一种基于光路差分的激光脉冲测距方法，其特征在于：所述处理电路模块根据优化原则向粗微动平台控制器发出控制信号，控制相应的粗微动平台移动，具体步骤如下：

（1）减法器（12）输出的差分回波信号送入处理电路模块（1）中，测得回波脉宽τ_r；

（2）基于d=cτ_r计算出此时应调整的差分距离d；

（3）对于范围较大的差分距离移动（大于mm量级），优先选用粗动控制方式，控制第一粗微动平台（8）、控制第二粗微动平台（15）使其快速移动到指定的差分距离d值附近；对于移动距离范围小的情况可以直接采用微动控制；

（4）停止粗动调整，微动控制开始运行，当零点处的斜率最大时，记录此时零点位置对应的时刻。