球王会官方激光测距(十分具体)总述

　　第九讲 激光测距 电子工程学院光电子技能系 主 要 内 容 8.1 概述 8.2 脉冲激光测距 8.3 多周期脉冲激光测距 8.4 相位激光测距 8.1 概述 激光测距的特色 激光测距仪与其它测距仪(如微波测距仪等)比较， 具有的特色： ? 勘探距离远测距精度高 ? 抗搅扰性强 ? 保密性好 ? 体积小 ? 重量轻 激光测距仪的分类 激光测距仪的分类：激光测距不同于激光测长，它的丈量距离要大得 多，依照丈量距离可分为下述三类： 1、短程激光测距仪，它的测程仅在五公里以内，适用于各种工程丈量； 2、中长程激光测距仪，测程为五至几十公里，适用于大地操控丈量和 地震预告等； 3、长途激光测距仪，它用于丈量导弹、人造卫星、月球等空间方针的 距离； 激光测距是经过丈量激光光束在待测距离上往复传达的时刻来换算出 距离的，其换算公式为： d ? ct 2 测距办法分类 脉冲测距法：测距仪宣布光脉冲，经被测方针反射后，光 脉冲回到测距仪接纳体系，丈量其发射和接纳光脉冲的时 间距离，即光脉冲在待测距离上的往复传达时刻t。脉冲法 测距精度大多为米的量级； 相位测距法：它是经过丈量接连调制的光波在待测距离上 往复传达所发生的相位改变，直接丈量时刻t。这种办法测 量精度较高，因而在大地和工程丈量中得到了广泛的使用。 一、脉冲激光测距 由激光器对被测方针发射一个光脉冲，然后接纳体系接纳方针 反射回来的光脉冲，经过丈量光脉冲往复的时刻来算出方针的距离： ct d? 2 t 的丈量： 测程远，精度与激光脉宽有关，一般的纳秒 激光测距精度在米的量级 。 开 始 结 束 在确定时刻起始点之间 用时钟脉冲填充计数。 t 时钟 脉冲 t=N?T 脉冲测距 激光脉冲测距仪的简化结构如下图所示： 激光脉冲测距仪的简化结构 测距仪对光脉冲的要求： 光脉冲应具有满足的强度 光脉冲的方向性要好 光脉冲的单色性要好 光脉冲的宽度要窄 用于激光测距的激光器： 红宝石激光器、钕玻璃激光器、 二氧化碳激光器、半导体激光器。 二、接连激光相位测距 选用无线电波段的频率对激光束进行起伏调制并测定调制光往复 一次所发生的相位推迟，再依据调制光的波长，换算此相位推迟所代 表的距离，即用直接办法测定出光经往复所需的时刻。 ? ?? 2?L c ?t 短距离、 高精度， c ? L? ? 2nf 2? 精度可达 毫米级。 三、卫星激光测距 作为激光测距使用的最重要效果之一 ——卫星激光测距 Satellite Laser Ranging , 简称为 SLR）技能起源于二十世纪六 十时代，是现在单次测距精度最高的卫星观测技能，其测距精度已 到达毫米量级，对卫星的测轨精度可到达 1-3 cm。 卫星激光测距技能集光机电于一身,触及计算机软、硬件技能, 光学、激光学、大地丈量学、机械学、电子学、天文学、主动操控 学、电子通讯等多种学科。因而SLR测距仪体系十分复杂,耗费较大, 故障率较高,一起受气候要素限制,保护起来也比较困难,需求花费 较大的人力物力,但它又是现在精度最高的肯定观测技能手段。 卫星激光测距体系 卫星激光测距体系依照各部分用处大致分为：激光发射、激光接纳、 信息处理和信息传输四大部分。 ? 激光发射部分的作用是发生峰值功率高，光束发散角小的脉冲激光， 使其经过发射光学体系进一步准直后，射向所测卫星。 ? 激光接纳部分是接纳从被测卫星反射回来的弱小激光脉冲信号，经 接纳光学体系聚集后，照在光电勘探器的光敏面上，使光信号改变 为电信号并经过扩大。 ? 信息处理部分的首要作用是进行卫星测站预告，盯梢卫星，丈量激 光脉冲从测距体系到被测卫星往复一次的时刻距离t，并精确显现 和记录在计算机硬盘上，再由人工或主动方法构成规范格局。 ? 信息传输部分的作用是经过通讯网络接纳轨迹预告参数和其它指令 （下传），上传观测成果所构成的规范格局数据等。 卫星激光测距体系组成 卫星激光测距体系功用分为七大分体系： ? 望远镜转台分体系 ? 激光器分体系 ? 光电接纳分体系 ? 伺服驱动操控分体系 ? 测距操控分体系 ? 微光导星分体系 ? 软件分体系 丈量原理 焚烧 GPS 天线 激光器 发射望远镜 系 统 控 制 计 算 机 控 制 机 1PPS GPS时钟接纳机 10MHz 开 计数器 脉冲分配器 关 伺服体系 转台 SPAD 接纳望远镜 箱 测距精度与激光脉宽 测距精度是因为激光脉冲前后沿时刻差形成的； 因而激光脉冲宽度影响测距精度： ?L ? C ? ?t 表：测距精度与脉宽的比较 脉宽 测距精度 10ns 3m 100ps 3cm 10ps 3mm 卫星激光测距首要目标与激光器分体系的联系 ? 测距精度—激光脉宽. ? 测程（近地星、远地星）—激光能量、发散角. ? 回波率—激光能量、发散角、激光脉冲重复频率. 注：测距精度还受光电接纳分体系的影响；回波率与气候 好坏联系较大。 卫星激光测距—激光器开展前史 ? 第一代： 1964年，调Q激光器，脉宽ns，测距精度3m； ? 第二代：70－90时代，主被迫锁模激光器，脉宽 100ps，测距精度3cm； ? 第三代：SESAM锁模，50Hz; ? 第四代：SESAM锁模，KHz，精度＜ 1cm； ? 第五代：双波长激光器，去除大气搅扰。 卫星激光测距－激光器 ： 总的来讲在其它条件相一起，发射激光的脉冲能量 越高，脉宽越窄，重复率越高，峰值功率越大，则 体系的测距才能越高。 千赫兹皮秒激光器为第四代卫星激光测距之激光器。 下一代卫星测距用激光器为双波长激光器。 测距差错剖析 （1） 测距体系仪器差错 – 激光脉冲宽度差错 – 时刻距离丈量差错 – 主波计时勘探差错 – 回波计时勘探差错 – 时钟同步差错 – 时钟频率规范差错 （2） 卫星反射器差错 – 反射器质心修正值差错 （3） 体系推迟测