本實用新型屬于漁船輔助裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于激光器的海面目標(biāo)精確測距裝置。

背景技術(shù)：

目前漁民遠(yuǎn)海作業(yè)的海域不斷擴(kuò)大，經(jīng)常會遭遇不熟悉海域和不良天氣的困境，對沒有精確測距裝置的單只漁船來說，選擇合適錨地和尋求友鄰船只互助的問題更加重要。長期以來漁民遠(yuǎn)海作業(yè)中的海面目標(biāo)測距工作主要是憑漁民經(jīng)驗進(jìn)行，漁船測距主要依靠船用望遠(yuǎn)鏡判斷海上目標(biāo)(島礁或船只)距己船的距離，這種輔助測距存在兩大問題：第一、測量距離范圍有限；第二、獲取的距離參數(shù)不夠精確。尤其是在陌生海域和不良天氣條件下，現(xiàn)有手段已不能滿足人員和船舶本身生存的實際需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供一種基于激光器的海面目標(biāo)精確測距裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中測量的目標(biāo)距離范圍有限，且目標(biāo)距離測量不準(zhǔn)確的問題。

本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種基于激光器的海面目標(biāo)精確測距裝置，由激光器、操控設(shè)備和控制電路組成；

激光器包括方位調(diào)節(jié)器、發(fā)射通道、接收通道和激光器接口，方位調(diào)節(jié)器用于調(diào)整激光器的指向，激光器通過激光器接口與控制電路連接，控制電路驅(qū)動激光器發(fā)出目標(biāo)測距的序列信號，經(jīng)發(fā)射通道輸出，形成探測目標(biāo)的激光波束；接收通道由接收物鏡和能量傳感器組成，接收物鏡接收被測目標(biāo)反射的激光脈沖，并將能量全部會聚到能量傳感器的光敏面上；

操控設(shè)備由顯示器、數(shù)碼記數(shù)器、開關(guān)系統(tǒng)組成，完成測距操控及測試結(jié)果的顯示；激光器接口通過連接線纜與接口適配器連接，接口適配器的一端通過矩形電路板插座與轉(zhuǎn)接接口適配器連接，接口適配器的另一端通過航空插座分別連接與激光器、開關(guān)系統(tǒng)連接；

控制電路由直流電源、復(fù)原電路、光電轉(zhuǎn)換器、整形放大器、門控電路、脈沖源組成，激光器與直流電源連接，直流電源與復(fù)原電路連接，復(fù)原電路分別與門控電路、數(shù)碼計數(shù)器連接；激光器還與光電轉(zhuǎn)換器連接，光電轉(zhuǎn)換器與整形放大器連接，整形放大器與門控電路連接；門控電路分別與脈沖源、數(shù)碼記數(shù)器連接，數(shù)碼記數(shù)器與顯示器連接。

本實用新型的特征還在于，進(jìn)一步的，門控電路由A觸發(fā)器、B觸發(fā)器、與非門YF₂、與非門YF₁、非門F₂、非門F₁組成，復(fù)原電路與B觸發(fā)器連接，B觸發(fā)器和與非門YF₂連接，與非門YF₂分別和A觸發(fā)器、脈沖源連接，A觸發(fā)器和非門F₁連接，非門F₁和與非門YF₁連接，與非門YF₁分別和B觸發(fā)器、非門F₂連接，整形放大器分別和A觸發(fā)器、非門F₂連接。

進(jìn)一步的，激光器、操控設(shè)備與分別通過連接機(jī)構(gòu)與固定平臺焊接。

進(jìn)一步的，激光器、操控設(shè)備與分別通過連接機(jī)構(gòu)與三腳架螺栓連接。

進(jìn)一步的，操控設(shè)備的正面設(shè)有顯示開關(guān)、測距開關(guān)和清零開關(guān)；操控設(shè)備的背面設(shè)有電源開關(guān)、電源插座、保險絲座和通訊插座；測距開關(guān)與激光器連接，顯示開關(guān)與顯示器連接，清零開關(guān)與復(fù)原電路連接；電源插座連接外部電源和電源開關(guān)，保險絲座連接電源開關(guān)和接口適配器，通訊插座連接激光器和顯示器。

本實用新型的有益效果是：本實用新型采用了通用接口適配器和轉(zhuǎn)接接口適配器相結(jié)合的方式，將激光發(fā)射、目標(biāo)回波信號的提取和脈沖源信號的記錄集于一體，盡量減少電纜數(shù)量，實現(xiàn)電纜集成，采用通用適配器結(jié)構(gòu)，多路信號可共用一個轉(zhuǎn)接板；使用操控設(shè)備統(tǒng)一控制系統(tǒng)工作，簡化了操作，優(yōu)化設(shè)計了光、機(jī)、電接口和操控設(shè)備，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊小巧、安裝方便，顯著地提高了工作效率；由于電路中既有強(qiáng)電流，又有窄脈沖的驅(qū)動信號以及高速的數(shù)字信號，通過優(yōu)化布線設(shè)計與屏蔽設(shè)計，合理地控制測量時序，具有了優(yōu)良的抗干擾特性。

激光具有單色性、相干性和方向性好等特點，激光波束窄，響應(yīng)時間快，沒有多路效應(yīng)，低角性能好，海面使用效果好；測量精度高，測距誤差受測程影響?。挥欣趯δ繕?biāo)距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定；實現(xiàn)了激光脈沖測距系統(tǒng)在固定平臺或便攜狀態(tài)下的精確測距；彌補(bǔ)了船用望遠(yuǎn)鏡的不足，根據(jù)激光器工作性能，最大作用距離可達(dá)10～15km。

綜上所述，本實用新型在漁船遠(yuǎn)海作業(yè)過程中，可達(dá)到精確獲取海面目標(biāo)距離，準(zhǔn)確判定己船到達(dá)目標(biāo)地的時間；可用于各型船只的測距輔助，也可推廣到農(nóng)業(yè)機(jī)械獲取作業(yè)面積的測量輔助，是漁業(yè)作業(yè)生存保障的重要輔助手段，對彌補(bǔ)現(xiàn)有漁船輔助工具的不足，對提高人員和漁船的現(xiàn)代化保障水平、提高漁業(yè)生產(chǎn)效力均具有重要的作用和意義，最大程度地降低了漁民日常作業(yè)中的不便和安全隱患。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型測距裝置采用固定平臺式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型測距裝置采用便攜式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型的激光器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型接口單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實用新型的控制電路連接圖。

圖中，1.激光器，2.操控設(shè)備，3.連接機(jī)構(gòu)，4.固定平臺，5.三腳架，6.方位調(diào)節(jié)器，7.發(fā)射通道，8.接收通道，9.激光器接口，10.接口適配器，11.開關(guān)系統(tǒng)，12.轉(zhuǎn)接接口適配器，13.直流電源，14.復(fù)原電路，15.門控電路，16.脈沖源，17.光電轉(zhuǎn)換器，18.整形放大器，19.數(shù)碼記數(shù)器，20.顯示器。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

本實用新型的結(jié)構(gòu)，如圖1-3所示，由激光器1和操控設(shè)備2組成，激光器1、操控設(shè)備2與分別通過連接機(jī)構(gòu)3與固定平臺4焊接；為了便攜使用，激光器1、操控設(shè)備2與分別通過連接機(jī)構(gòu)3與三腳架5螺栓連接；

激光器1包括方位調(diào)節(jié)器6、發(fā)射通道7、接收通道8和激光器接口9，方位調(diào)節(jié)器6用于調(diào)整激光器1的指向，激光器1通過激光器接口9與控制電路連接，控制電路驅(qū)動激光器1發(fā)出目標(biāo)測距的序列信號，經(jīng)發(fā)射通道7輸出，形成探測目標(biāo)的激光波束；接收通道8由接收物鏡和能量傳感器組成，接收物鏡接收被測目標(biāo)反射的激光脈沖，并將能量全部會聚到能量傳感器的光敏面上，將激光脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，完成激光能量接收與光電轉(zhuǎn)換；

操控設(shè)備2由顯示器20、數(shù)碼記數(shù)器19、開關(guān)系統(tǒng)11組成，完成測距操控及測試結(jié)果的顯示；操控設(shè)備2的正面設(shè)有顯示開關(guān)、測距開關(guān)和清零開關(guān)；操控設(shè)備2的背面設(shè)有電源開關(guān)、電源插座、保險絲座和通訊插座；測距開關(guān)與激光器1連接，顯示開關(guān)與顯示器20連接；電源插座連接外部電源和電源開關(guān)，保險絲座連接電源開關(guān)和接口適配器10，通訊插座連接激光器1和顯示器20；

如圖4所示，接口單元由連接線纜、通用接口適配器10和激光器電纜組成；激光器接口9通過連接線纜與接口適配器10連接，接口適配器10的一端通過矩形電路板插座與轉(zhuǎn)接接口適配器12連接，接口適配器10的另一端通過航空插座分別連接與激光器1、開關(guān)系統(tǒng)11連接；接口適配器10采用集中互連的方式完成與激光器1和開關(guān)系統(tǒng)11的連接配置與信號的轉(zhuǎn)接，即在接口適配器10內(nèi)部配置激光器1、轉(zhuǎn)接接口適配器12與開關(guān)系統(tǒng)11的連接。

基本原理：

本實用新型通過控制電路實現(xiàn)系統(tǒng)的自檢、初始化、計算、時序控制、數(shù)據(jù)處理、顯示及傳輸工作。工作電源由操控設(shè)備2提供，所有激勵信號及電源通過電纜、接口分別與激光器1的發(fā)射通道7、接收通道8相連。操控設(shè)備2通過對激光器1的信號進(jìn)行合適的激勵、光電變換、整形放大、脈沖采樣，完成激光測距工作。

通過測定激光脈沖在測量路線上往返時間△t測定目標(biāo)距離D，C為光速，則目標(biāo)距離D公式為：

D＝C·Δt/2

因此，△t是獲取目標(biāo)距離的關(guān)鍵變量，從發(fā)射激光到收到反射激光期間，數(shù)碼記數(shù)器19由脈沖源16按時鐘振蕩進(jìn)行脈沖(CP)計數(shù)，其計數(shù)結(jié)果與激光的往返時間△t成比例。記數(shù)的啟動與停止依靠脈沖源16控制時鐘脈沖(CP)實現(xiàn)?？刂圃頌椋簳r鐘脈沖(CP)至數(shù)碼記數(shù)器19的通路受到與非門YF₂的制約。當(dāng)A觸發(fā)器為“1”態(tài)且B為“0”態(tài)時，時鐘脈沖(CP)可以通過與非門YF₂；當(dāng)A觸發(fā)器為“0”態(tài)或B為“1”態(tài)時封鎖與非門YF₂。

重復(fù)測量時，通過清零開關(guān)啟動復(fù)原線路，使A、B觸發(fā)器、顯示器20和數(shù)碼記數(shù)器19置零。

如圖5所示，控制電路由直流電源13、復(fù)原電路14、光電轉(zhuǎn)換器17、整形放大器18、門控電路15、脈沖源16組成，激光器1與直流電源13連接，直流電源13與復(fù)原電路14連接，復(fù)原電路14與清零開關(guān)連接，復(fù)原電路14還分別與門控電路15、數(shù)碼計數(shù)器19連接；激光器1還依次與光電轉(zhuǎn)換器17、整形放大器18連接，整形放大器18與門控電路15連接；門控電路15分別與脈沖源16、數(shù)碼記數(shù)器19連接，數(shù)碼記數(shù)器19與顯示器20連接。

門控電路15由A、B觸發(fā)器、與非門YF₂、與非門YF₁、非門F₂、非門F₁組成，復(fù)原電路14與B觸發(fā)器連接，B觸發(fā)器和與非門YF₂連接，與非門YF₂分別和A觸發(fā)器、脈沖源16連接，A觸發(fā)器和非門F₁連接，非門F₁和與非門YF₁連接，與非門YF₁分別和B觸發(fā)器、非門F₂連接，整形放大器18分別和A觸發(fā)器、非門F₂連接。

24V直流電源13打開后，激光器1、操控設(shè)備2處于工作狀態(tài)，測距開關(guān)啟動激光器1工作，完成整個激光發(fā)射過程，探測目標(biāo)的激光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器17、整形放大器18采樣保持后，通過門控電路15啟動脈沖源16工作，開始數(shù)碼記數(shù)器19進(jìn)行激光脈沖記數(shù)，當(dāng)采集的目標(biāo)反射激光脈沖信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器17、整形放大器18采樣保持后，通過門控電路15停止脈沖源16工作，結(jié)束脈沖記數(shù)，記錄的脈沖個數(shù)在數(shù)碼記數(shù)器19上顯示，經(jīng)十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的目標(biāo)距離D在顯示器20上顯示。

采用本實用新型測量目標(biāo)距離的方法，具體按照以下步驟進(jìn)行：

(1)接通24V直流電源13，接通清零開關(guān)使復(fù)原線路產(chǎn)生負(fù)脈沖，將A、B觸發(fā)器和數(shù)碼記數(shù)器19清零；因A為“0”態(tài)，封鎖與非門YF₂。

(2)接通測距開關(guān)，激光器1發(fā)射激光，經(jīng)內(nèi)路反射，一部分激光信號傳入光電變換器和整形放大器18，將A觸發(fā)器置為“l(fā)”態(tài)，打開與非門YF₂，時鐘脈沖(CP)進(jìn)入數(shù)碼記數(shù)器19，開始計數(shù)。需要注意，這一負(fù)脈沖并不能觸發(fā)B觸發(fā)器，這是因為A觸發(fā)器原在“0”態(tài)，故與非門YF_l是封鎖的。在發(fā)射時將A觸發(fā)器置為“l(fā)”態(tài)后，與非門YF₁打開，準(zhǔn)備接受反射激光的脈沖信號。

(3)接到目標(biāo)反射的激光脈沖信號時，回波信號通過光電變換器和整形放大器18，產(chǎn)生的負(fù)脈沖經(jīng)非門F₂、與非門YF_l將B觸發(fā)器置“1”，封鎖了與非門YF₂，使數(shù)碼記數(shù)器19停止計數(shù)，這時可以讀出脈沖個數(shù)n。

(4)接通顯示開關(guān)15，如果時鐘脈沖(CP)的頻率為f，數(shù)碼記數(shù)器19記錄的脈沖個數(shù)為n，顯示器20上顯示目標(biāo)的距離D，即式中：C為光速。

在使用中應(yīng)注意以下兩點：

(1)因激光器內(nèi)部溫度很高，需要冷卻，故應(yīng)嚴(yán)格遵循激光器的正常工作時間限制。

(2)不能將激光器對向人的臉部或高反射率的物體發(fā)射，防止傷害人的眼睛。

需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護(hù)范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。