激光测距仪调研报告
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2.4建筑领域
在建筑领域，激光测距仪被广泛应用于测量建筑物的高度、长度、宽度等参数。例如，在建筑物的外墙上使用激光测距仪可以快速 准确地测量建筑物的高度，而在室内使用激光测距仪可以测量房间的面积、墙壁的长度等参数。此外，激光测距仪还可以用于测量 建筑物的倾斜度和水平度，以确保建筑物的结构稳定
2.5工程领域
如图所示，由具有一定发散角的激光器发射一束大 功率的光脉冲，同时产生Start信号并记录，光波经 过出射光学系统准直后，到被测目标物处发生漫反 射，部分光波沿着原方向返回，由测距仪光电接收 系统对反射回来的光波进行聚焦接收，同时产生 Stop信号并记录，最后由时差鉴别器件配合处理器 计算出两个信号的时间间隔即可根据以下公式求得 待测距离
2 工作原理
激光测距仪(Laser rangefinder) 3 是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。激光测距仪根据原理不同大致可以分为三
种。分别是脉冲式激光测距、相位式激光测距仪、三角式激光测距仪
4 3-1脉冲式激光测距仪原理
脉冲式激光测距是最早应用于测量领域内的一种激 光技术，利用激光器件发射光束角度小、脉冲持续 时间极短、瞬时功率极大的特点，可实现超远距离 的探测
t2D是光脉冲往返距离D所需要花费的时间，即Start信号和Stop信号的时间隔，c是光在空气中传播的速
1度
2 3-2相位式激光测距仪原理
3
相位式测距技术通过测量连续的调制光波在往返待测距离前后对应的相位，利用相位差间接地测定激光 往返的时间，计算得到距离D
4 3-3三角式激光测距仪原理
5
激光三角测距法主要是通过一束激光以一定的入射角度照射被测目标，激光在目标表面发生反射和散射， 在另一角度利用透镜对反射激光汇聚成像，光斑成像在CCD位置传感器上
5 2.2车流监控
使用方法一般固定在高速或重要路口的龙门架上，激光发 射并接受垂直空中向下对准车道的中间位置，当车辆通过
6 时，激光测距传感器可以实时输出测得的间隔值的相对变
化值，从而描绘出测得的车辆轮廓。这种测量方法一般采 用测距范围，激光测距速度要求较高
7 2.3无人机控制
自新概念系统如自动驾驶以来，连带刺激测距和避障技术的需要。在这些技术中，测距是避障的基础，并且有多种技术可以完成 测距，包括无线射频、超声波、红外线和激光雷射等。这两种技术各有优缺点，而且成本也各不相同，在重ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ路段监测能达到很 好的效果，能识别出各种车型对车身高度扫描的采样率高，对车流限高限长和车辆分型等都能实时识别和快速输出结果
3 勘探中，激光测距仪可以用于测量矿井的深度和宽度，以确定矿井的规模和储量。在地质灾害预警中，
激光测距仪可以用于测量山体的高度和倾斜度，以预测山体滑坡和崩塌的风险
4 2.7制造业领域
在制造业领域 1 激光测距仪被广泛应用于测量机器零件的尺寸和位置。例如，在汽车制造中，激光测距仪可以用于测
量汽车零件的长度、宽度和高度，以确保汽车的质量和安全性。在电子制造中，激光测距仪可以用于 测量电子元件的位置和间距，以确保电子产品的性能和可靠性
无双反射镜示意图
无双反射镜结构包括有激光发射器1、挡板反射器2、物镜4、凹面反射器5、滤光片6及探 测器7，其中挡板反射器2置于激光发射器1前方，物镜4、凹面反射器5及滤光片6依次置于 探测器7前方
激光发射器1、挡板反射器2、凹面反射器5、滤光片6和探测器7构成内光路系统
如图，内光路测量时，激光发射器1发出激光，照射到 挡板反射器2上，再反射到凹面反射器5上，再经过滤光 片6后照射到探测器7上，形成内光路
按照测距方法分为相位式测距仪，脉冲式测距仪，三角式测距仪。激光测距仪又可以 分为一维激光测距仪，用于距离测量、定位；二维激光测距仪，用于轮廓测量，定位 、区域监控等领域；三维激光测距仪，用于三维轮廓测量，三维空间定位等领域
应用场景
激光测距仪广泛用于地形测量：战 场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮 对目标的测距，测量云层、飞机、 导弹以及人造卫星的高度等。具体 可以应用如下
6
当被测物体沿激光方向发生移动时，位置传感器上的光斑将产生移动，其位移大小对应被测物体的移动 距离，因此可通过算法设计，由光斑位移距离计算出被测物体与基线的距离值
7
由于入射光和反射光构成一个三角形，对光斑位移的计算运用了几何三角定理，故该测量法被称为激光 三角测距法
光路结构
4-1脉冲 式激光测 距仪的光
如图1a，激光发射器1、挡板反射器2、凹面反射器5、 滤光片6和探测器7构成内光路系统
内测量时，激光发射器1发出激光，照射到挡板反射器2 上，再反射到凹面反射器5上，再经过滤光片6后照射到 探测器7上，形成内光路
如图1b，激光发射器1、双反射镜、物镜4、滤光片6及 探测器7构成外光路系统
外光路测量时，激光发射器1发出激光，发射到双反射镜上，再照射到被测目标3，经漫反 射到物镜4上，再经过滤光片6后照射到探测器7上，形成外光路
路结构
4-2相位式激光测 距仪的光路结构
双反射镜结构示意图
双反射镜结构包括有激光发射器1、挡板反射器2、双反射镜(镜面相对设置的反射镜8.1和 反射镜8.2构成)、物镜4、凹面反射器5、滤光片6及探测器7，其中挡板反射器2置于激光 发射器1前方，双反射镜、物镜4、凹面反射器5及滤光片6依次置于探测器7前方
3 2.1汽车防撞检测
大多数现有汽车碰撞预防系统的激光测距传感器使用激光
束来识别汽车之间的间隔，而不接触。当汽车间距小于预
4
定的安全间隔时，汽车防撞系统可以对汽车进行紧急刹车， 或者向司机发出报警或综合目的。对汽车行驶的即时判断
和响应时间可以大大降低行车事故，激光测距传感器在高
速公路上的优势越来越明显
在工程领域，激光测距仪被广泛应用于测量道路、桥梁、隧道等工程的长度、宽度、高度等参数。例
1 如，在道路建设中，激光测距仪可以用于测量道路的坡度和曲率，以确保道路的平整度和安全性。在
桥梁建设中，激光测距仪可以用于测量桥梁的高度和长度，以确保桥梁的结构稳定和安全性
2 2.6地质勘探领域
在地质勘探领域，激光测距仪被广泛应用于测量地质构造的高度、长度、宽度等参数。例如，在矿山
如图，激光发射器1、物镜4、滤光片6及探测器7构成外 光路系统
外光路测量时，激光发射器1发出激光，照射到被测目标3，经漫反射到物镜4上，再经过 滤光片6后照射到探测器7上，形成外光路
4-3三角式激光测距仪的光路结构
4-3-1直射式激光三 角测距法
如图1所示，当激光 光束垂直入射被测物 体表面，即入射光线 与被测物体表面法线 共线时，为直射式激 光三角法
，对环境光免疫较差，一般不适用于户外
【不可见光】905nm，对环境光免疫
性较强
演讲完毕 感谢聆听
汇报人：XXXX
性能指标
激光测距仪参数标准性能参数 高精度激
光测距仪
高频率激光测距仪精度 【
高】±1.5mm+D*0.05%，D为实际测量距离数
值低】精度±(3 - 5)cm频率 【低】
20Hz，且反应较慢，被检测物移动速度
<0.6m/s 【高】100Hz，反应快，可检测快速
移动物体环境光影响 【可见光】650nm
位移，记为x。当系统的光路确定后，α、AB与f均为已知参数。由光路图中的几何关系可知△ABO∽△DEB，
则有边长关系
02.
则易知
2
在确定系统的光路时，可将CCD位置传感器的一个轴与基线AB平行(假设为y轴)，则由通过 算法得到的激光光点像素坐标为(Px，Py)可得到x的值为
其中CellSize是光敏单元上单个 像素的尺寸，DeviationValue是 通过像素点计算的投影距离和实 际投影距离x的偏差量。当被测 物体与基线AB产生相对位移时， x改变为x，由以上条件可得被测 物体运动距离y为
4-3-2斜射式激光三 角测距法
当光路系统中，激光入射光束与 被测物体表面法线夹角小于90° 时，该入射方式即为斜射式。如 图2所示的光路图为激光三角法 斜射式光路图
由激光器发射的激光与物体表面 法线成一定角度入射到被测物体 表面，反(散)射光经B处的透镜 汇聚成像，最后被光敏单元采集
01.
1
由图2可知入射光AO与基线AB的夹角为α，AB为激光器中心与CCD中心的距离，BF为透镜的焦距f，D为被测 物体距离基线无穷远处时反射光线在光敏单元上成像的极限位置。DE为光斑在光敏单元上偏离极限位置的
导师:xxx
目录
题 目：激光测距仪 2106040314殷嘉豪
成 员：2106040312 王瑞
2106040316杨翔栋
2106040313徐俊泽 2106040403徐斐然
2106040404孙佳迪
2106040412任庆宇
2106040413李嘉豪
1
仪器概述
激光测距仪(Laser rangefinder)，是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的 仪器。激光测距仪测量范围为3.5~5000米。世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司 的科学家梅曼于1960年首先研制成功的
在建筑领域，激光测距仪被广泛应用于测量建筑物的高度、长度、宽度等参数。例如，在建筑物的外墙上使用激光测距仪可以快速 准确地测量建筑物的高度，而在室内使用激光测距仪可以测量房间的面积、墙壁的长度等参数。此外，激光测距仪还可以用于测量 建筑物的倾斜度和水平度，以确保建筑物的结构稳定
2.5工程领域
如图所示，由具有一定发散角的激光器发射一束大 功率的光脉冲，同时产生Start信号并记录，光波经 过出射光学系统准直后，到被测目标物处发生漫反 射，部分光波沿着原方向返回，由测距仪光电接收 系统对反射回来的光波进行聚焦接收，同时产生 Stop信号并记录，最后由时差鉴别器件配合处理器 计算出两个信号的时间间隔即可根据以下公式求得 待测距离
2 工作原理
激光测距仪(Laser rangefinder) 3 是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。激光测距仪根据原理不同大致可以分为三
种。分别是脉冲式激光测距、相位式激光测距仪、三角式激光测距仪
4 3-1脉冲式激光测距仪原理
脉冲式激光测距是最早应用于测量领域内的一种激 光技术，利用激光器件发射光束角度小、脉冲持续 时间极短、瞬时功率极大的特点，可实现超远距离 的探测
t2D是光脉冲往返距离D所需要花费的时间，即Start信号和Stop信号的时间隔，c是光在空气中传播的速
1度
2 3-2相位式激光测距仪原理
3
相位式测距技术通过测量连续的调制光波在往返待测距离前后对应的相位，利用相位差间接地测定激光 往返的时间，计算得到距离D
4 3-3三角式激光测距仪原理
5
激光三角测距法主要是通过一束激光以一定的入射角度照射被测目标，激光在目标表面发生反射和散射， 在另一角度利用透镜对反射激光汇聚成像，光斑成像在CCD位置传感器上
5 2.2车流监控
使用方法一般固定在高速或重要路口的龙门架上，激光发 射并接受垂直空中向下对准车道的中间位置，当车辆通过
6 时，激光测距传感器可以实时输出测得的间隔值的相对变
化值，从而描绘出测得的车辆轮廓。这种测量方法一般采 用测距范围，激光测距速度要求较高
7 2.3无人机控制
自新概念系统如自动驾驶以来，连带刺激测距和避障技术的需要。在这些技术中，测距是避障的基础，并且有多种技术可以完成 测距，包括无线射频、超声波、红外线和激光雷射等。这两种技术各有优缺点，而且成本也各不相同，在重ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ路段监测能达到很 好的效果，能识别出各种车型对车身高度扫描的采样率高，对车流限高限长和车辆分型等都能实时识别和快速输出结果
3 勘探中，激光测距仪可以用于测量矿井的深度和宽度，以确定矿井的规模和储量。在地质灾害预警中，
激光测距仪可以用于测量山体的高度和倾斜度，以预测山体滑坡和崩塌的风险
4 2.7制造业领域
在制造业领域 1 激光测距仪被广泛应用于测量机器零件的尺寸和位置。例如，在汽车制造中，激光测距仪可以用于测
量汽车零件的长度、宽度和高度，以确保汽车的质量和安全性。在电子制造中，激光测距仪可以用于 测量电子元件的位置和间距，以确保电子产品的性能和可靠性
无双反射镜示意图
无双反射镜结构包括有激光发射器1、挡板反射器2、物镜4、凹面反射器5、滤光片6及探 测器7，其中挡板反射器2置于激光发射器1前方，物镜4、凹面反射器5及滤光片6依次置于 探测器7前方
激光发射器1、挡板反射器2、凹面反射器5、滤光片6和探测器7构成内光路系统
如图，内光路测量时，激光发射器1发出激光，照射到 挡板反射器2上，再反射到凹面反射器5上，再经过滤光 片6后照射到探测器7上，形成内光路
按照测距方法分为相位式测距仪，脉冲式测距仪，三角式测距仪。激光测距仪又可以 分为一维激光测距仪，用于距离测量、定位；二维激光测距仪，用于轮廓测量，定位 、区域监控等领域；三维激光测距仪，用于三维轮廓测量，三维空间定位等领域
应用场景
激光测距仪广泛用于地形测量：战 场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮 对目标的测距，测量云层、飞机、 导弹以及人造卫星的高度等。具体 可以应用如下
6
当被测物体沿激光方向发生移动时，位置传感器上的光斑将产生移动，其位移大小对应被测物体的移动 距离，因此可通过算法设计，由光斑位移距离计算出被测物体与基线的距离值
7
由于入射光和反射光构成一个三角形，对光斑位移的计算运用了几何三角定理，故该测量法被称为激光 三角测距法
光路结构
4-1脉冲 式激光测 距仪的光
如图1a，激光发射器1、挡板反射器2、凹面反射器5、 滤光片6和探测器7构成内光路系统
内测量时，激光发射器1发出激光，照射到挡板反射器2 上，再反射到凹面反射器5上，再经过滤光片6后照射到 探测器7上，形成内光路
如图1b，激光发射器1、双反射镜、物镜4、滤光片6及 探测器7构成外光路系统
外光路测量时，激光发射器1发出激光，发射到双反射镜上，再照射到被测目标3，经漫反 射到物镜4上，再经过滤光片6后照射到探测器7上，形成外光路
路结构
4-2相位式激光测 距仪的光路结构
双反射镜结构示意图
双反射镜结构包括有激光发射器1、挡板反射器2、双反射镜(镜面相对设置的反射镜8.1和 反射镜8.2构成)、物镜4、凹面反射器5、滤光片6及探测器7，其中挡板反射器2置于激光 发射器1前方，双反射镜、物镜4、凹面反射器5及滤光片6依次置于探测器7前方
3 2.1汽车防撞检测
大多数现有汽车碰撞预防系统的激光测距传感器使用激光
束来识别汽车之间的间隔，而不接触。当汽车间距小于预
4
定的安全间隔时，汽车防撞系统可以对汽车进行紧急刹车， 或者向司机发出报警或综合目的。对汽车行驶的即时判断
和响应时间可以大大降低行车事故，激光测距传感器在高
速公路上的优势越来越明显
在工程领域，激光测距仪被广泛应用于测量道路、桥梁、隧道等工程的长度、宽度、高度等参数。例
1 如，在道路建设中，激光测距仪可以用于测量道路的坡度和曲率，以确保道路的平整度和安全性。在
桥梁建设中，激光测距仪可以用于测量桥梁的高度和长度，以确保桥梁的结构稳定和安全性
2 2.6地质勘探领域
在地质勘探领域，激光测距仪被广泛应用于测量地质构造的高度、长度、宽度等参数。例如，在矿山
如图，激光发射器1、物镜4、滤光片6及探测器7构成外 光路系统
外光路测量时，激光发射器1发出激光，照射到被测目标3，经漫反射到物镜4上，再经过 滤光片6后照射到探测器7上，形成外光路
4-3三角式激光测距仪的光路结构
4-3-1直射式激光三 角测距法
如图1所示，当激光 光束垂直入射被测物 体表面，即入射光线 与被测物体表面法线 共线时，为直射式激 光三角法
，对环境光免疫较差，一般不适用于户外
【不可见光】905nm，对环境光免疫
性较强
演讲完毕 感谢聆听
汇报人：XXXX
性能指标
激光测距仪参数标准性能参数 高精度激
光测距仪
高频率激光测距仪精度 【
高】±1.5mm+D*0.05%，D为实际测量距离数
值低】精度±(3 - 5)cm频率 【低】
20Hz，且反应较慢，被检测物移动速度
<0.6m/s 【高】100Hz，反应快，可检测快速
移动物体环境光影响 【可见光】650nm
位移，记为x。当系统的光路确定后，α、AB与f均为已知参数。由光路图中的几何关系可知△ABO∽△DEB，
则有边长关系
02.
则易知
2
在确定系统的光路时，可将CCD位置传感器的一个轴与基线AB平行(假设为y轴)，则由通过 算法得到的激光光点像素坐标为(Px，Py)可得到x的值为
其中CellSize是光敏单元上单个 像素的尺寸，DeviationValue是 通过像素点计算的投影距离和实 际投影距离x的偏差量。当被测 物体与基线AB产生相对位移时， x改变为x，由以上条件可得被测 物体运动距离y为
4-3-2斜射式激光三 角测距法
当光路系统中，激光入射光束与 被测物体表面法线夹角小于90° 时，该入射方式即为斜射式。如 图2所示的光路图为激光三角法 斜射式光路图
由激光器发射的激光与物体表面 法线成一定角度入射到被测物体 表面，反(散)射光经B处的透镜 汇聚成像，最后被光敏单元采集
01.
1
由图2可知入射光AO与基线AB的夹角为α，AB为激光器中心与CCD中心的距离，BF为透镜的焦距f，D为被测 物体距离基线无穷远处时反射光线在光敏单元上成像的极限位置。DE为光斑在光敏单元上偏离极限位置的
导师:xxx
目录
题 目：激光测距仪 2106040314殷嘉豪
成 员：2106040312 王瑞
2106040316杨翔栋
2106040313徐俊泽 2106040403徐斐然
2106040404孙佳迪
2106040412任庆宇
2106040413李嘉豪
1
仪器概述
激光测距仪(Laser rangefinder)，是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的 仪器。激光测距仪测量范围为3.5~5000米。世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司 的科学家梅曼于1960年首先研制成功的