[发明专利]高精度的激光测距仪及其测距方法

权利要求书

1.一种高精度的激光测距仪，其特征在于，所述激光测距仪包括在望远镜壳体内设置有观察瞄准单元、激光发射单元、激光接收单元、显示投射单元、信号转换单元和数据处理单元；信号转换单元包括设有多路比较器的A/D转换电路；数据处理单元包括数据处理器、液晶显示器和计时电路；激光接收单元通过信号转换单元与数据处理器连接，信号转换单元对激光接收单元输出的信号通过A/D转换电路进行从模拟信号到数字信号的转换。

2.根据权利要求1所述的高精度的激光测距仪，其特征在于，数据处理器包含有D/A转换电路。

3.一种利用权利要求1或2所述的高精度的激光测距仪的测距方法，其特征在于，所述测距方法包括下述步骤：

1）、激光发射单元向目标发射激光脉冲信号；

2）、激光接收单元接收激光脉冲信号的反射回波并输入到信号转换单元，信号转换单元的A/D转换电路对激光接收单元输出的失真信号或非失真信号进行数据数字化采集并输送至数据处理单元；

3）、对于所述失真信号，数据处理单元有多路高精度计时电路对该信号的上升沿和下降沿进行精确的计时，数据处理器从计时电路读出多路比较器中的每一路比较器所输出的信号上升沿至下降沿的时间，进而计算出每一路数字信号的脉冲宽度，通过脉冲宽度的变化对测距结果进行修正补偿从而提高测距精度，由于回波信号容易受到环境干扰，故对每一个信号都需进行多点的数据采集并通过计算剔除干扰数据，再根据测得的脉冲宽度的中间值位置进而求出其与激光发射脉冲的中间值位置的时间差，从而求得所测的距离；

4）、对于非失真信号，数据处理器对A/D转换电路采集的数据进行信号恢复计算，求得信号的函数表达式，进而确定波峰的位置，再求出其与激光发射脉冲波峰位置的时间差，求得所测的距离，从而消除了由于信号幅度变化导致的测距精度变化所存在的问题。

4.根据权利要求3所述的测距方法，其特征在于，所述数字化采集以及修正补偿的过程包括，激光发射单元发射一组数量为n个的激光脉冲，A/D转换电路对激光接收单元接收到的该组激光脉冲信号的反射回波的每个激光脉冲信号进行数字化采集，得到一组数据，分别记为数组a₁～a_n ，然后把数组a₁～a_n相加再求其平均值，得到最终的数组b；由于接收信号中的干扰是随机的，而真实目标的回波信号是固定的，通过对数组a₁～a_n中的数字化数据求平均值后会把其中的干扰噪声相对值极大的降低，而真实回波信号不变，因此极大的增加了系统的信噪比，从而极大的提高了测距精度。

5.根据权利要求4所述的测距方法，其特征在于，所述通过数据处理器恢复成与所述激光发射脉冲信号匹配的高精度的模拟信号，为通过数据处理器的D/A转换电路实现。

6.根据权利要求4所述的提测距方法，其特征在于，所述计时电路采用计时精度达60ps的TDC-GP2系列TDC芯片。