激光雷达测距测速原理

激光雷达测距测速原理

1. 激光雷达通用方程

激光雷达方程用来表示一定条件下，激光雷达回波信号的功率，其形式如下：

r P 为回波信号功率，t P 为激光雷达发射功率，K 是发射光束的分布函数，12a a T T 分别是激光雷达发

t θ为发r

D 通过

定时间t ，时钟晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲震荡

∆T=1/f ，脉冲计数器的作用就是对晶体振荡器产生的电脉冲计数N 。如图所示，信息脉冲为发射脉冲，整形脉冲为回波脉冲，从发射脉冲开始，晶振产生脉冲与计数器开始计数时间上是同步触发

的。因此时间间隔t=N ∆T 。由此可得出L=NC/2f 。

图1脉冲激光测距原理图

2.2 相位法

相位测距法也称光束调制遥测法，激光雷达相位法测距是利用发射的调制光和被目标反射的接受光之间光强的相位差包含的距离信息来实现被测距离的测量。回波的延迟产生了相位的延迟，测

出相位差就得到了目标距离。

假设发射处与目标的距离为D，激光速度为c，往返的间隔时间为t，则有：

图2相位法测距原理图

假设f为调制频率，N为光波往返过程的整数周期，∆ϕ为总的相位差。则间隔时间t还可以

因为L

不能测得

优点：测量距离远，一般大于1000m。系统体积小，抗干扰能力强。

缺点：精度较低，一般大于1m。

激光雷达相位法测距：

优点：测量精度高。

缺点：测量距离较近，一般为一个刻度L内的距离。（300-1000m）。受激光调制相位测试精度和相位调制频率的限制，系统造价成本高。相位法测距存在矛盾：测量距离大会导致精度不高，要想提高精度测量距离又会受限（刻尺L较短）。

3.激光雷达测速基本原理

激光雷达测速的方法主要有两大类，一类是基于激光雷达测距原理实现，即以一定时间间隔连续测量目标距离，用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值，速度的方向根据距

它的

f

式中，

d

v<

反之0

f

移

d