基于TDC-GP2的高精度脉冲激光测距模块设计(2)
参 考 文 献.. 331 引言
1.1 研究背景
距离信息在工业生产和日常生活中是一个非常重要的指标，但是如果直接用钢尺等进行
测量的话，不仅会增加工作强度，而且效率低下，尤其在地形较复杂的条件下工作时，会遇
到很大困难。因此，运用新型测量工具和新兴测量技术改善工作条件引起了人们的关注。表
1.1 罗列出了我们生活中较为常见的一些新型测距技术的相关指标[1]
。
表 1.1 常用测距方法比较
超声波 视频系统 红外线 毫米波雷达
最大探测距离 10m 大于 100m 近 大于 150m
响应时间 受声速限制 中， 一般大于 100ns 快，10ms 快，10ms
方向性 15° 好，由棱镜决定 最小 30° 最小 2°
分辨率 3mm 差 100mm 10mm
温度稳定性 一般 一般 差 好
硬件价格 低 较高 低 较高
安装尺寸 一般 5cm 系统庞大 较大 较大
环境适应性 适应性差
穿透力强
适应差
穿透力差
适应性差
穿透力强
适应性强
穿透力强
可见，上述测距手段都或多或少地存在不足。人们迫切地需要一种更为完善的测距技术
以适应越来越复杂的工作环境和越来越严格的指标要求。激光的出现给测距技术的发展带来
了极大的推动作用，它具备优良的的相干性、单色性、方向性和高亮特性，这契合光电测距
仪设计过程中所需要的的光源要求，故被广泛应用于测距技术中[2][3]
。应用了激光技术的激光
测距方法与上述几种测距方法比较，不仅在结构上更迷你化和轻便化，在响应速度和测距精
度上也有很大的提高。
在军用领域，作为一种探测手段，激光的发射波束窄，故其发射信号很难被敌方截获；
接收视场有限，故不易受到人为干扰；方向性好且瞬时峰值功率较高，故具备较远的探测距
离；发射波束旁瓣小，能够较好地抵抗地海杂波；工作于光频段，波长极短，具有较高的距
离和角度分辨率。这些优点很好地弥补了无线电探测的不足，使得装备了激光测距系统的导
弹、坦克、战斗机和轻武器具有更优良的打击精度[4][5]
。以末敏弹为例，应用了激光测距技术
的末敏弹母弹测高机构，很大程度地提升了母弹开仓起爆高度的精准度，从而提升了打击目
标的精度。末敏弹可以对战场上处于行进或静止状态的敌军集群装甲部队进行远程攻击，适
应了未来高科技战争需求，因此对末敏弹中应用的激光测距技术进行深入的研究具有重要的意义[6]
。
在民用领域，应用了激光测距技术的便携式测距仪代替了传统的米尺测量，使得距离测
量更为快速和精确；应用激光测距技术的智能交通系统，能够在一个较小的角度实现对往来
车辆的测速；因为激光测距技术为非接触性测量技术，故适应在各种复杂工作环境下铸造、
焊接和机器人等方面的测量需求；另外，激光测量技术还被广泛应用于气象监测、地震预报
和车辆防撞系统等生活的方方面面[7][8]
。
正因为激光测距在生产生活，乃至国防中扮演着不可或缺的角色，激光测距产品的升级
和技术的创新成为亟待解决的关键。现有的应用当中比较常见的主要有两类激光测距方式：
脉冲测距和相位测距。其中脉冲测距较相位测距而言，抗干扰性更强、测量距离更远，测量
精度更高，且电路结构更简单，是未来激光测距技术比较主流的一个研究方向[9]
。
本文在常见脉冲激光测距仪的设计之上又加入了新的应用，选用了时间数字转换芯片
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