脉冲激光测距技术研究

四川九洲电器集团有限责任公司 冯 波

本文基于对脉冲激光测距技术的了解，阐述了激光测距原理方法，对脉冲激光测距的关键指标进行了分析。同时搭建了脉冲激光测距验证样机，通过光纤延时法模拟激光测距，并通过国军标消光比法验证了激光测距机的最大测程。

1 激光测距原理方法

激光测距的原理是激光发射模块发射激光射向远处目标，通过对目标反射回来的激光信号进行相关解算，最终得出目标物的距离。

根据不同的时间测量方式，激光测距可分为以下两种方法：第一，脉冲激光飞行时间测距法，具体是通过计算激光发射与回波脉冲接收时刻的时间差来计算距离值；第二，调制波相位测距法，主要是通过对连续波激光信号相位调制，在此基础上，对调制波往返目标与测距机产生的相位差进行解调计算出距离值。

2 脉冲激光测距关键指标分析

脉冲激光测距的关键指标有最大作用距离、测距精度、准测率和虚警概率等，下面分别对其进行分析。

2.1 最大作用距离

激光雷达方程是表示发射的激光功率与接收到的激光功率之间关系的方程，其表达式为：

Pr为接收光功率（W）；Pt为激光发射功率（W）；A为朗伯面的面积（m2）；ρ目标反射系数；D为接收器口径（m）；R为测距机到目标的距离；ta为大气透过率；η1为发射器光学系统效率；θt为光束发散度（rad）；η2为接收器光学系统效率。

由此计算出激光测距最大作用距离为：

如上方程所示，要想提高最大作用距离，可以使用提高探测器响应度，提高发射功率，提高发射、接收效率，增大接收天线面积，增大目标反射截面，减少束散角等方法，大气透射率是系统不可决定的因素，在此不作讨论。……