关于脉冲式激光测距机的某些指标及标定方法
关于脉冲式激光测距机的某些指标及标定方法
作者:陈达庆
近年来, 在评价某些激光测距仪机的性能时, 由于使用单位所提战术技术指标不明确或不 全面, 在对产品性能进行评价时常常会发生争执或扯皮, 以芼得不出准确的结论而拖延了整个产品的研制周期。 木文试图就几个指标谈谈看法。
一、 关千激光测距机的测距精度
现在各使用单位捉出的测距梢度指标通常为土5m或士10m, 而设计单位为实现这一指 标所采用的时标脉冲晶体振荡频率为30MHz (相应于士Sm精度)和15MHz (相应于士10m 梢度)。 这是因为计数器记录脉冲数的误差可以是士1个脉冲, 所以, 当时标脉冲频率为 30MHz时, 每个脉冲间隔为1/3oµs, 而此时记数器记错一个脉冲. 相当于造成5m的测距 误差。 习惯上称此距离计数器稍度为士5m。
然而, 我们认为用距离计数器的精度来表示测距梢度是不确切的, 只有当考核时设置被测目标的标准距离是与距离计数器的单位脉冲相应距离数的整数倍时, 这两个精度才 致. 例如, 当时标脉冲为30MHz时, 待测标准距离的尾数只能为0或5' 才能用计数器精度来代替测距精度。 否则, 计数器精度虽然满足士5m的要求. 然而测距精度可能下降为土7.5m左右.
例如在某次试验中, 用距离计数器精度为士5m的激光测距机对标准距离为7112m的目 标测距, 显示的距离数应当为7110士5m, 即可显示7105、7110、7115三个数字。 可见, 由 千7105比7112少7m, 所以, 此时测距精度巳降到土7m。 同理, 对时标脉冲频率为15MHz 的激光测距机, 其计数器精度为士10m, 然而在某些距离上测距精度则相应地降到士15m.
所以, 就测距精度而言, 应看到它和计数器精度的区别, 在提指标时就不应将它们混为 一谈。 可以提距离计数器精度为士5m (30MHz钟频)或士10m (15MHz钟频), 如果要求 测距精度为士5m (或士lOm) , 那么. 从理论上说采用30MHz (或15MHz)钟频就不够 了, 在设计时要相应地提高时标振荡频率。
二、关干激光发散角和横向分辨角
为了使激光测距机能对相邻近的目标分辨测距,为了减少测距时因地势起伏而引起的非 目标回波的干扰,要求激光测距机的横向(含水平方向及高低方向)分辨角应当限制在一定范围内。但使用单位在提指标时往往仅对激光发散角有指标要求,而忽视了对横向分辨角的 要求。诚然,激光发散角是一项重要的技术指标,它的数值大小也直接与横向分辨角有关, 因此在实验室条件下,对激光发散角进行测量也很有必要。但在考核整机性能时,应着重考 核横向分辨角这个指标。影响横向分辨角的因素很多,例如,激光发散角、激光脉冲功率、 目标的反射面积及反射率、被测目标距离、接收灵敏度书 视场光栏孔径、天气条件等等。如 果对某些因素作限定,例如,采用在睛天对距离为lOOOm处的两块木制本色靶板(高1.5m、宽1 m)进行光束穿透靶板间隙试验。这样的试验结果能比较宜观地反映横向分辨角的大 小,而且可以宜观地看到当改变激光测距机的发散角、脉冲功率、接收灵敏度及视场光栏孔 径时,对横向分辨角各有多大的影响,从而对改进设计提供最佳方案。
三、关于距离准测率
激光测距机的距离准测率P是其准确测距的公算,对此公算进行估计和检验可归结为 数理统计中比率的估计和检验问题。因为对某个目标测距时,其结果仅有测准(成功)或测 不准(不成功)两种可能,属于二项分布型。并且,进行测距的次数通常较多,一般大于 100次,因此是大小样比率的估计和检验。
目前,提指标单位仅提准测率为多少,而不提置信水平1-a为多少。在检验时通常采用 对同一目标进行n次测量,记录其中测准的次数m,然后计算频率m/n并与指标Po相比较:若m/n>Po则判为合格,若m/n<Po则判为不合格。实际上是相当于取置信水平(1-a)=0.5 时的检验。
严格说来,在考核准测率指标时应当明确提出a的数值(美军通常取a=0.1),然后根据总测距次数n,测准次数m及给定的a俏计算出二项分布置信区间,再用比率的置信区间进 行评定。
四、关子可靠性
可靠性的定义是产品在规定的条件下,指定的时间间隔内,能完成指定功能的概率。它 是影响效率的一项喧要因素,也是判断产品实用价俏的重要特性之一 ,随着产品复杂程度的 增加,对产品可靠性的要求也越来越商。
近年来,各使用单位连渐普遍茼视了对产品可靠性的要求,在指标上也有定措要求,例如平均故障问隔时间(MTBF)及平门,好命等。但还不够具体书 明确。例如:没有明确故障 的定义,更没有规定翌信J免(1-.:)为多少?所以仍无法评定结果。
我们认为要对某一产品的可$性作出订价,必须首先明确故院的定义,在提出平均寿命 和平均故陓间隔时问(MTBF)的扎诉时、还戊规定置信度(1-a)的数值。对于电子产品 而言,其最基本的一种失效分布为指数分布,此时的失效率i为常数,平均寿命E(T) = 1/l为 失效率的例数。激光洌距讥中大部分元件为也子器件,所以我们认为其失效率也服从指数分 布。因此,可用定时截止(约尼)觉定次截止(结尾)试验来评定结果。
本文章转自爱学术(aixueshu.com),如有侵权,请联系删除