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現(xiàn)今,實時、遠距離、高精度現(xiàn)場測量已經(jīng)成為未來測量的重要發(fā)展趨勢。激光測距儀正是利用激光對目標的距離進行準確測定的儀器。
在工作時,激光測距儀向目標射出一束很細的激光,由光電元件接收目標反射的激光束,計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間,計算出從觀測者到目標的距離。
激光測距儀產(chǎn)品線涵蓋各類應(yīng)用市場,核心技術(shù)原理涉及到激光器、接收光電二極管、光路及算法的選擇搭配。根據(jù)激光器和光電二極管的組合,技術(shù)路線分為固體激光器+APD方式,固體激光器+SPAD,半導(dǎo)體激光器+SPAD,半導(dǎo)體激光器+APD方式四種,軟件算法采用脈沖式激光測距為主。
飛芯電子針對目前市面上的激光測距儀產(chǎn)品進行深入研究分析,通過對技術(shù)路線的深入分析,結(jié)合自身在電學(xué)、光學(xué)和算法方面的優(yōu)勢,從用戶痛點出發(fā),提出了基于調(diào)頻連續(xù)波激光測距理論,通過仿真分析及樣機實驗驗證,解決了激光測距過程中瞬時功耗大,隱蔽性差的問題。
調(diào)頻連續(xù)波激光測距是一種新型的激光測距方法,可以進行無合作目標的非接觸測量,其測距范圍大、精度高、分辨率高,相比其他激光測距方法具有顯著的優(yōu)勢,結(jié)合目前市場對于測試場景的要求,在高精度測量中擁有著廣闊的應(yīng)用前景。
飛芯電子ABAX-CJ-01針對傳統(tǒng)方案隱蔽性差的情況,采用1550nm人眼安全波段半導(dǎo)體激光器作為光源,蓋革模式雪崩光電二極管作為接收器,F(xiàn)MCW算法作為測距基本原理,取代目前市面上的高頻窄脈沖,大功率模式的測距儀,可實現(xiàn)更遠的測距范圍和更高的測距精度,如圖2所示。該產(chǎn)品信號光能量遠低于背景光,不易被反紅外偵測系統(tǒng)所監(jiān)測,屬于飛芯電子全自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品,目前已申請國家相關(guān)專利【專利號:2023101058530】。
該產(chǎn)品具有如下特點:
基于FMCW原理,極低信號發(fā)射功率,隱蔽性好;
性價比高,在相同性能下,每公里價格最優(yōu);
測距距離遠、精度高、功耗低、使用壽命長;
人眼安全性高,抗干擾能力強,環(huán)境適應(yīng)性強;
具有靈活的工作模式,操作方便簡單;
符合人體工學(xué)設(shè)計,小巧輕量,便于攜帶。
ABAX-CJ-01激光測距儀系統(tǒng)采用全國產(chǎn)化元器件,具有自主知識產(chǎn)權(quán),通過LD發(fā)射電路,打出激光束,經(jīng)過準直透鏡后,從被測目標上返回,經(jīng)過聚焦透鏡后,被SPAD接收電路接收。FPGA處理模塊對收到的數(shù)據(jù)進行處理,如圖3所示。
在算法方面,以調(diào)頻連續(xù)波為核心的探測機理,F(xiàn)PGA產(chǎn)生離散性調(diào)頻信號。利用此離散型調(diào)頻信號驅(qū)動半導(dǎo)體激光器LD發(fā)光,調(diào)制光經(jīng)目標反射回來后被SPAD接收,SPAD接收后得到的觸發(fā)信號與驅(qū)動LD發(fā)射信號的本振信號進行混頻,得到差頻信號,利用FFT即可求得差頻信號對應(yīng)的測距距離。如圖4所示。
結(jié)合測距儀在應(yīng)用場景中背景光干擾問題,算法方面經(jīng)過飛芯電子前沿團隊多次論證分析,進行創(chuàng)新,通過中頻采樣求和可以濾除高頻成分,通過歸一化處理,可以消除信號中的直流成分,通過快速傅里葉變換可以得到我們需要的目標低頻成分的頻率。
經(jīng)過理論分析、仿真及產(chǎn)品迭代,目前飛芯電子激光測距儀產(chǎn)品參數(shù)如下表所示,目前產(chǎn)品在進一步迭代優(yōu)化中,歡迎各企業(yè)及工程師進行咨詢溝通。