针对目前激光测距系统时间测量误差大、测距精度低、测量范围小等缺点, 设计一种基于延迟线插入法的高精度远距离激光测距系统。分析了系统的工作原理, 叙述了系统的硬件设计和软件算法设计, 详细介绍了高精度时间测量单元, 并研制出了高精度远距离激光测距系统。实验结果验证了测距系统的可行性, 系统运行稳定可靠, 有广阔的应用前景。

基于延迟线内插原理，设计了一种基于FPGA的多路时间间隔并行 测量方法。该方法可以解决多波束激光雷达的同时测量问题，其通道可达52波束。本文系统主要由 脉冲整形电路、测量电路以及数据处理模块等组成。实验结果表明，各通道的综合 测时均方差范围为59.55 70.06 ps，各通道平均值的均匀性为446.8 ps，一致性误 差较小。由于具有性能稳定、精度高、体积小以及使用方便等优点，该系统可以为高精度多通道信息获取技 术在多波束机载激光雷达中的广泛应用提供技术基础。

针对消防用光电观瞄系统对激光测距的高精度要求,提出了一种提高激光测距精度的方法.该方法采用基于FPGA的延迟线内插技术来减小计数量化误差,并且以差分GPS标定数据为基准,运用分段线性拟合的方法对实测数据进行修正,通过与差分GPS标定数据比对试验验证表明,该激光测距系统精度可以达到0.8 m,满足消防用光电观瞄系统≤1 m的测距精度要求.

时间测量系统在激光雷达中主要用于激光脉冲飞行时间的测量，其性能直接影响着激光雷达的各项指标.基于FPGA设计了一种应用于光子计数激光雷达的时间数字转换（TimetoDigital Converter，TDC）系统，利用延迟线内插在FPGA内部实现了高精度的时间测量，通过实验分析，研究了TDC系统的性能及其应用于光子计数激光雷达后的效果.实验结果表明，TDC系统的时间分辨率达到29 ps，测时精度37 ps，能够实现9通道的高精度事件计时功能，用于光子计数激光雷达后，整个激光雷达系统的测时精度为421 ps，达到6.3 cm的距离测量精度，能够实现高精度高分辨率的激光三维成像.

高精度时间间隔测量单元(TIU)是星载激光测距仪的关键部件。基于现场可编程门阵列(FPGA)研制出了满足星载要求的高精度、高集成度时间间隔测量单元。该单元采用数字计数法结合数字延迟线插入法的技术,在0.5～10 km的测量距离范围内,时间分辨率为500 ps。通过地面检测,在全程范围内保持了良好的线性度,标准偏差小于270 ps。该单元同时具备测量脉冲回波宽度的能力,可以获取目标的脉冲展宽信息。由于单元选用的元器件都具有航天产品性能,因此其设计和技术指标可满足星载激光测距仪的应用。

机载海洋激光测深系统不仅要求精确测量激光从海表的入射点到海底目标点之间的距离,还要精确测定飞机到海表入射点之间的距离,为水深数据的海浪校正而确定平均海平面以及波高.为此设计和研制了一高精度时间间隔测量器,该单元基于专用时间数字转换芯片开发,采用延迟线插入法技术,双通道工作,具有高时间分辨率(最高可达250 ps)和高测量重复率的特性.给出硬件和软件设计方法以及单元的测试结果.