激光测距原理

激光测距是以激光器作为光源进行对目标的距离进行测定的技术。当前已经发展出了相位式激光测距、红外激光测距、脉冲式激光测距等多种激光测距技术。在实际应用中，是通过激光测距仪来实现激光测距的。1961年，美国diyi台激光测距仪通过了军方论证试验，对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。

激光测距原理，激光测距仪工作过程

激光测距基本原理：激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。

激光测距仪一般采用三种方式来测量距离：脉冲法、相位法和三角法。

1、脉冲法测距

激光脉冲法测距又称TOF式或者脉冲回波式。

脉冲法测距的过程是这样的：

测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 10厘米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是1米左右。

脉冲式大多应用于测量数十数百米的距离测量当中，主要应用于机载平台的激光雷达设备，从数百米到数公里不等的距离上，脉冲式原理的激光雷达能够jing准测距。在天基平台例如卫星或者是其他航天飞行器上，使用脉冲式测距原理的激光雷达甚至能够达到几百公里的测距能力。对于脉冲式激光雷达而言，其计时器是一个高速jing准的计数器，若想达到1cm的测距分辨率，这个计时器的计数间隔要达到66皮秒，1皮秒相当于一万亿分之一秒，这就要求即使频率达到15GHz。所以，脉冲式激光雷达更适用于长距离的测量工作。

2、相位式激光测距

相位式激光雷达使用的测距原理是根据测量连续发射的经调制的测距电磁信号的相位变化，以推算出激光的飞行时间，以此得出测距信息。不同于脉冲式激光测距发射的离散的激光脉冲，相位式采用的是连续波激光，由于激光发射能量的限制，此类设备一般用于较近距离的测量。

相位式激光测距仪应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，用连续波的激光器作发射光源，多用氦-氖激光器和半导体激光器，激光功率都较小在毫瓦的量级。为了有效地反射信号，测量配置有合作目标的反射镜称为角反射器，它是一个棱锥，由三个互成直角的对光全反射的面组成，只要光照射到它上面就会按原路返回。

3、激光测距之三角法测距

在激光测距中涉及到三角法测距，它是基于几何光学三角测量原理的一种非接触测量方法，一般量程只限于0.5m以内，测量的精度可超过1μm。

三角法测距原理：红外发射器按照一定的角度发射红外光束，光束遇到被测物体后将会反射回来，反射回来的光线被CCD检测器检测，其获取一个偏移量，从而可以求出激光器到物体的距离。

具有测量速度快、精度高和非接触测量等特点，而被广泛用于工业上对工件的尺寸如长度、宽度、高度和圆跳动、同轴度、平面度等某些形位误差的测量，同时也可对位移、振动等进行非接触测量。激光三角测量和激光扫描技术结合起来还可以对物体进行三维测量。

激光测距的应用

1、民用激光测距

利用脉冲激光测距仪来测量云层垂直高度的仪器称为云高激光测距仪。这类激光测距仪主要用来测量机场的云层高度，也可用来测量卫星发射点的云层高度，为飞机的起降或卫星发射提供安全的气象数据，对国民经济建设和提高国际信誉产生巨大的经济效益和社会效益。

激光相位测距用于大地测量，监测大地的微小位移，国家地震局地震研究所在乌鲁木齐和拉萨实现了卫星激光测距的流动观测，并取得了宝贵的diyi手资料。这些资料将为西部地区的地壳运动监测和地震研究提供珍贵的研究数据。激光相位测距在地质勘探、水利工程、隧道施工等都已得到广泛应用。

高精度激光测距仪可广泛应用于工业液位、料位、生产线料坯传送定位，行吊X，Y定位，大型工件装配定位，工业安装，安全检查，超大物体几何计量，光散射试验，超声波特性试验，军事枪xie校正，靶距自动控制，船舶安全靠距，集装箱定中；电力部门测量输电线杆塔距和杆塔到建筑物距离；也可为电信业服务，例如通信线杆、架设等，提供测距服务。

高精度激光测距仪与计算机连接，可以进行直接的面积、体积计算，能存储数据，小巧携带方便，测距精度高，价格便宜，是房地产测量和粮食仓库测量的shou选仪器。对于JJ来说，处理交通事故是一件很麻烦的事情，通常是用传统的拉皮尺方法，这样很慢，精度低，尤其是在晚上或是下雨天更是不方便。手持式测距仪解决了这种问题。拿在手上，在处理交通事故时能很快很准确地进行测距，在交通警务部门有着广泛的应用。在文化娱乐方面也有一种专为高尔夫球场使用的激光测距仪，解决了对小目标实际测量难度大以及抖动丢失目标的问题，能迅速、准确、方便地测量目标距离，在美国上百家高尔夫球场得到应用。

2、激光测距在军事上的应用

大炮、火箭要能打得准，首先要把目标的距离给测准。因为打出的炮弹不是平行于地面发射的，而是沿着所谓抛物线的轨道飞去的，飞过的距离和大炮发射时与地面成的角度有关系。目标的距离测量准了，炮手就可以采用准确发射角度开炮。以往测量目标用的光学测距仪和无线电测距仪，它们测量目标距离的准确性不高，也不能迅速给出目标的距离，完成一次测量要花点时间。在现代战争中，不能即时即刻测出对方的距离，把它给打垮，自己就会被对方打倒。

用激光为光源制成的激光测距仪，性能获得很大的改善。首先是它测得准，通常用的小型激光测距仪，重量也就不过0.5kg左右，它能测量10～20km远的目标，误差就只有1～2m。其次是完成测量的时间短，每测一个目标的距离，前后花不了1s时间。第三个优点是操作简单，完成测量工作的手续简便。测量时通过测距仪上的望远镜瞄准目标，掀一掀发射激光的电键，在仪器的显示器上就会显示出目标的距离。

现代作战坦克和装甲车采用Nd：YAG脉冲激光测距仪作为火控系统的总体部件，以改善主要作战武器的精度。激光测距仪用在不同武器上又可分为地面车载脉冲激光测距仪、对空火炮和导dan防御脉冲激光测距仪、机载脉冲激光测距仪、舰载脉冲激光测距仪和太空载脉冲激光测距仪等种类。

激光测距仪在飞行器上作为测高仪上使用，效果良好。如直升机着舰助降测量系统，利用激光相位测距，能实时准确测量直升机飞行姿态，使直升机安全稳定着舰。应用在掠海飞行导dan上，能实时测量导dan离水面的准确高度，使导dan能随海浪起伏，将导dan淹没在海浪杂波背景中，避免敌人雷达等侦察搜索设备侦测。