激光测距技术国内外发展状况及原理

李宗蔚

湖北工程学院新技术学院

1 引言

国内外在20世纪70年代初的一些测量仪器开始采用了激光技术。第1代激光测距系统是光电倍增管探测器和红外宝石激光器构成的。但是由于占地面积广、重量重、耗费电量多等缺点而被第2代测距系统取代。第2代激光测距系统采用近红外钕激光器和PIN光电二极管或者雪崩光电二极管。和第一代激光测距系统相比，第二代的激光测距系统的体积较小，因此其应用较为广泛，发展较快，在上世纪70年代之后，激光器技术已经越来越成熟，在很多中场远程的雷达应用中，激光器功不可没，但是其对于人眼有一定的损伤，同时兼容性较差，所以在发展过程当中被第三代系统代替，第三代激光射测距系统安全性更好，同时体积小，耗电量低，能够在较短时间内进行高精度测量，在很多西方国家的测距系统拥有着不同的用途，比如二维和三维平面等，结合其他测距措施进行综合性的判断，可以准确的进行定位，激光系统在很多国外的科研机构已经有了规模化的发展。

可以说，在起步的阶段，我国的激光技术迅速发展，在技术上都已接近国际先进水平。在激光测距方面的研究，我国于1972年成功的研制出了JCY-1型精密气体激光测距机，第二年，推出了JCY-2型。2005年，清华大学赵大龙、秦来贵等人对激光测距机的接受问题做了初步分析，并提出了自触发测距的方案，减少了测距所带来的误差。2007年，中国科学院上海物理研究所采用了专用的时间间隔测量芯片TDC-GP1，不仅增加了测距范围，提高了测量精度，还便于控制和使用。但是这个系统只能是检测出当前区域内是否有相关的对象存在，但是对其他信息无法进行有效的分析，国内的技术还不够完善，因此，距离工业自动化的大规模应用还是有较大的差距。在我们对其进行使用时，还是有各种各样的问题需要注意。与国外发展的情况相比，国内对于激光测距系统备的研究还是较为缓慢的。

2 激光测距技术的基本原理

2.1 相位法

相位法是通过向目标发射连续的调制脉冲，并通过比对发射信号与接受信号之间的相位差来判断目标的距离。但是，对于目标的距离大于测量距离时将会出现多重结果。仅当相位差小于2π时有唯一值。并且仅当脉冲频率高时误差才会降低，但相应的测量距离就会下降，因此本方法有较大的局限性。激光测距系统可以用相位法的方式，来对目标的距离信息进行预测与管理，实现工业企业的高效生产。激光测距系统可以通过过去的信息，来对将来的发展情况进行预期，同时可以高效的进行整体化的优化与安排，实现自动操作。激光测距系统可以利用计算机硬件和软件共同来为客户的需求进行分析，实现工业问题处理的辅助决策。激光测距系统是较为复杂的系统，而且它综合了计算机技术与数据库管理运筹方面的高尖端技术，是一门交叉程度非常高的学科，它可以为企业的经营管理与相关风险的识别与处理，提供一定的依据。激光测距系统主要可以用计算机来对于各种情况进行模拟分析，通过以前的数据来对未来的情况进行辅助判断，这就有利于对工程情况进行规划，实现设备的高效运行。激光测距系统主要以人为主体，利用计算机的硬软件相结合，对于信息进行收集与加工，以使得其能够满足我们的安全需要，避免风险。

2.2 脉冲法

脉冲法通过计算发射脉冲与接受脉冲的时间差来计算目标距离的。虽然测量精度较相位法要低，但是脉冲激光测距法却有以下优点：第一，在两种方法的总平均功率相同的情况下，脉冲激光测距法可以产生瞬间的大功率，从而使得接收信号足够强，相较而言测量距离就相应的增大。第二，在一般情况下，脉冲测距法的测量速度快，而相位法由于需要比较信号之间的相位差，因此测量时间较长，不适合高频率的测量。第三，脉冲式测距法安全性和隐蔽性好。激光测距中的脉冲技术由于其重要价值受到了极为广泛的关注，由于在整个激光测距系统中脉冲技术属于特别重要的组成，这一技术可以使得己方军事目标拥有着特别强的防范能力，尤其是在最近几年时间以来迅猛发展的计算机技术、图像处理技术的背景下，那么图像识别还会朝着智能分析、高清晰领域发展。要想确保建设起来的激光测距系统拥有一定程度可靠性与完整性，需要将这一技术进行发展与强化，有效地保护重点部位与要害部位，能够将发生对抗风险的预防能力有效提升。

计算平台的组成是各种设备资源等系统的磁盘阵列、数据库、服务器等基础设备设施，其职责就是将安全、可靠、稳定、有效数据来源提供给综合管理平台系统的应用系统。主要是指各种类型的安全数据交互中间件、关系数据库等综合信息资源库。通过封装各种类型的安全加密、操作系统、多媒体协议、数据库，使得所存在的差异得到屏蔽，让上层应用平台无关性实现，将运行系统效率与系统兼容性有效提升。

3 总结

在现阶段持续深化的战备改革发展背景下，针对十分突出的形势，应对面临的各种发展不稳定因素，应该在创新进程中持续强化激光测距。强化防护责任，这是建立安全环境的需要，也是强化安全防护的客观需要，彰显出当前强化安全防护技术手段迫切性与必要性。怎样根据被保护目标的特征，将安全防护设施的智能跟踪、高清监控、快速处置、智能分析、高清监督等作用有效发挥出来，怎样持续性提升反侦测能力，这值得我们当前做出更为深入的探索。

[1]吴庆生.基于时差法的激光测距方法与应用[D].东北石油大学，2014.

[2]迟婷婷.连续波激光雷达测距新方法的研究[D].天津理工大学，2013.

[3]樊玉赢.激光测距仪光学系统设计及数据处理方法研究[D].天津理工大学，2013.