文档介绍：户外光学专业知识讲解第一讲激光测距(一)
激光测距仪与其它测距仪(如微波测距仪等)相比,具备的特点:
探测距离远、测距精度高
抗干扰性强
保密性好
体积小
重量轻
激光测距仪的分类:激光测距不同于激光测长,它的测量距离要大得多。
按照测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,适用于各种工程测量;
2、中长程激光测距仪,测程为五至几十公里,适用于大地控制测量和地震预报等;
3、远程激光测距仪,它用于测量导弹、人造卫星、月球等空间目标的距离;
激光测距是通过测量激光光束在待测距离上往返传播的时间来换算出距离的,其换算公式为:
d=ct/2
测距方法分类
脉冲测距法:测距仪发出光脉冲,经被测目标反射后,光脉冲回到测距仪接收系统,测量其发射和接收光脉冲的时间间隔,即光脉冲在待测距离上的往返传播时间t。脉冲法测距精度大多为米的量级;
相位测距法:它是通过测量连续调制的光波在待测距离上往返传播所发生的相位变化,间接测量时间t。这种方法测量精度较高,因而在大地和工程测量中得到了广泛的应用。
脉冲激光测距
由激光器对被测目标发射一个光脉冲,然后接收系统接收目标反射回来的光脉冲,通过测量光脉冲往返的时间来算出目标的距离:
d=ct/2
测程远,精度与激光脉宽有关,普通的纳秒激光测距精度在米的量级。
t 的测量:在确定时间起始点之间用时钟脉冲填充计数。
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:
光脉冲应具有足够的强度
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。
连续激光相位测距
采用无线电波段的频率对激光束进行幅度调制并测定调制光往返一次所产生的相位延迟,再根据调制光的波长,换算此相位延迟所代表的距离,即用间接方法测定出光经往返所需的时间。
卫星激光测距
   作为激光测距应用的最重要成果之一——卫星激光测距Satellite Laser Ranging ,简称为 SLR)技术起源于二十世纪六十年代,是目前单次测距精度最高的卫星观测技术,其测距精度已达到毫米量级,对卫星的测轨精度可达到 1-3 cm。
   卫星激光测距技术集光机电于一身,涉及计算机软、硬件技术,光学、激光学、大地测量学、机械学、电子学、天文学、自动控制学、电子通讯等多种学科。因此SLR测距仪系统十分复杂,消耗较大,故障率较高,同时受天气因素制约,维护起来也比较困难,需要花费较大的人力物力,但它又是目前精度最高的绝对观测技术手段。
卫星激光测距系统
 卫星激光测距系统按照各部分用途大致分为:激光发射、激光接收、信息处理和信息传输四大部分。
激光发射部分的作用是产生峰值功率高,光束发散角小的脉冲激光,使其经过发射光学系统进一步准直后,射向所测卫星。
激光接收部分是接收从被测卫星反射回来的微弱激光脉冲信号,经接收光学系统聚焦后,照在光电探测器的光敏面上,使光信号转变为电信号并经过放大。
信息处理部分的主要作用是进行卫星测站预报,跟踪卫星,测量激光脉冲从测距系统到被测卫星往返一次的时间间隔t,并准确显示和记录在计算机硬盘上,再由人工或自动方式形成标准格式