激光测距-外文翻译

激光测距-外文翻译山东科技大学学士学位论文外文翻译LaserrangefinderAlongrangelaserrangefinderiscapableofmeasuringdistanceupto20km;mountedonatripodwithanangularmount.Theresultingsystemalsoprovidesazimuthandelevationmeasurements.Alaserrangefinderisadevicewhichusesalaserbeamtodeterminethedistancetoanobject.Themostcommonformoflaserrangefinderoperatesonthetimeofflightprinciplebysendingalaserpulseinanarrowbeamtowardstheobjectandmeasuringthetimetakenbythepulsetobereflectedoffthetargetandreturnedtothesender.Duetothehighspeedoflight,thistechniqueisnotappropriateforhighprecisionsub-millimetermeasurements,wheretriangulationandothertechniquesareoftenused.PulseThepulsemaybecodedtoreducethechancethattherangefindercanbejammed.ItispossibletouseDopplereffecttechniquestojudgewhethertheobjectismovingtowardsorawayfromtherangefinder,andifsohowfast.PrecisionTheprecisionoftheinstrumentisdeterminedbytheriseorfalltimeofthelaserpulseandthespeedofthereceiver.Onethatusesverysharplaserpulsesandhasaveryfastdetectorcanrangeanobjecttowithinafewmillimeters.RangeDespitethebeambeingnarrow,itwilleventuallyspreadoverlongdistancesduetothedivergenceofthelaserbeam,aswellasduetoscintillationandbeamwandereffects,causedbythepresenceofairbubblesintheairactingaslensesranginginsizefrommicroscopictoroughlyhalftheheightofthelaserbeam'spathabovetheearth.Theseatmosphericdistortionscoupledwiththedivergenceofthelaseritselfandwithtransversewindsthatservetopushtheatmosphericheatbubbleslaterallymaycombinetomakeitdifficulttogetanaccuratereadingofthedistanceofanobject,say,beneathsometreesorbehindbushes,orevenoverlongdistancesofmorethan1kminopenandunobscureddesertterrain.Someofthelaserlightmightreflectoffleavesorbrancheswhicharecloserthantheobject,givinganearlyreturnandareadingwhichistoolow.Alternatively,overdistanceslongerthan1200ft(365m),thetarget,ifinproximitytotheearth,maysimplyvanishintoamirage,causedbytemperaturegradientsintheairinproximitytotheheatedsurfacebendingthelaserlight.Alltheseeffectshavetobetakenintoaccount.CalculationThedistancebetweenpointAandBisgivenbyD=ct/2wherecisthespeedoflightintheatmosphereandtistheamountoftimefortheround-tripbetweenAandB.whereisthedelaywhichmadebythelighttravelingandistheangularfrequencyofopticalmodulation.ThensubstitutethevaluesintheequationD=ct/2,D=1/2ct=1/2c·φ/ω=c/(4πf)(Nπ+Δφ)=c/4f(N+ΔN)=U(N+)inthisequation,Ustandsfortheunitlength.Δφstandsforthedelaypartwhichdoesnotfulfillπ.ΔNstandsthedecimalvalue.DiscriminationSomeinstrumentsareabletodeterminemultiplereturns,asabove.Theseinstrumentsusewaveform-resolvingdetectors,whichmeanstheydetecttheamountoflightreturnedoveracertaintime,usuallyveryshort.Thewaveformfromalaserpulsethathitsatreeandthenthegroundwouldhavetwopeaks.Thefirstpeakwouldbethedistancetothetree,eyesafe.Somelaserrangefindersformilitaryuseexceedthelaserclass1energylevels.HistoryDevelopmentofthemethodsusedinmodernprintedcircuitboardsstartedearlyinthe20thcentury.In1903,aGermaninventor,AlbertHanson,describedflatfoilconductorslaminatedtoaninsulatingboard,inmultiplelayers.ThomasEdisonexperimentedwithchemicalmethodsofplatingconductorsontolinenpaperin1904.ArthurBerryin1913patentedaprint-and-etchmethodinBritain,andintheUnitedStatesMaxSchoopobtainedapatent[1]toflame-spraymetalontoaboardthroughapatternedmask.CharlesDurcasein1927patentedamethodofelectroplatingcircuitpatterns.TheAustrianJewishengineerPaulEislerinventedtheprintedcircuitwhileworkinginEnglandaround1936aspartofaradioset.Around1943theUSAbegantousethetechnologyonalargescaletomakeproximityfusesforuseinWorldWarII.Afterthewar,in1948,theUSAreleasedtheinventionforcommercialuse.Printedcircuitsdidnotbecomecommonplaceinconsumerelectronicsuntilthemid-1950s,aftertheAuto-SemblyprocesswasdevelopedbytheUnitedStatesArmy.Beforeprintedcircuits(andforawhileaftertheirinvention),point-to-pointconstructionwasused.Forprototypes,orsmallproductionruns,wirewraporturretboardcanbemoreefficient.Predatingtheprintedcircuitinvention,andsimilarinspirit,wasJohnSargrove's1936–1947ElectronicCircuitMakingEquipment(ECME)whichsprayedmetalontoaBakeliteplasticboard.TheECMEcouldproduce3radiosperminute.DuringWorldWarII,thedevelopmentoftheanti-aircraftproximityfuserequiredanelectroniccircuitthatcouldwithstandbeingfiredfromagun,andcouldbeproducedinquantity.TheCentralabDivisionofGlobeUnionsubmittedaproposalwhichmettherequirements:aceramicplatewouldbescreenprintedwithmetallicpaintforconductorsandcarbonmaterialforresistors,withceramicdisccapacitorsandsubminiaturevacuumtubessolderedinplace.Originally,everyelectroniccomponenthadwireleads,andthePCBhadholesdrilledforeachwireofeachcomponent.Thecomponents'leadswerethenpassedthroughtheholesandsolderedtothePCBtrace.Thismethodofassemblyiscalledthrough-holeconstruction.In1949,MoeAbramsonandStanislausF.DankooftheUnitedStatesArmySignalCorpsdevelopedtheAuto-Semblyprocessinwhichcomponentleadswereinsertedintoacopperfoilinterconnectionpatternanddipsoldered.Thepatenttheyobtainedin1956wasassignedtotheU.S.Army.[4]Withthedevelopmentofboardlaminationandetchingtechniques,thisconceptevolvedintothestandardprintedcircuitboardfabricationprocessinusetoday.Solderingcouldbedoneautomaticallybypassingtheboardoveraripple,orwave,ofmoltensolderinawave-solderingmachine.However,thewiresandholesarewastefulsincedrillingholesisexpensiveandtheprotrudingwiresaremerelycutoff.Inrecentyears,theuseofsurfacemountpartshasgainedpopularityasthedemandforsmallerelectronicspackagingandgreaterfunctionalityhasgrown.References[1]M.Samules,S.Patterson,J.Eppstein,R.Fowler,Lowcosthandheldlidarsystemforautomotivespeeddetectionandlawenforcement,Proc.SPIE1633(1992)147–159.[2]Z.X.Jia,K.Gong,Y.J.Huo,Optoelectronicsystemforhigh-speedfliervelocitymeasurementbasedonlaserscattering,Opt.Eng.48(2009)043601.[3]H.Surmann,A.Nuchter,J.Hertzberg,Anautonomousmobilerobotwitha3Dlaserrangefinderfor3Dexplorationanddigitalizationofindoorenvironments,Robot.Auton.Syst.45(2003)181–198.[4]V.Sequeiraa,J.Goncalves,M.Ribeiro,3Denvironmentmodellingusinglaserrangesensing,Robot.Autom.16(1995)81–91.[5]K.Mdtta,J.Kostamovaara,R.Myllyla,Profilingofhotsurfacesbypulsedtime-of-flightlaserrangefindertechniques,Appl.Opt.32(1993)5334–5347.[6]M.C.Amann,T.Bosch,M.Lescure,R.Myllyla,Laserranging:acriticalreviewofusualtechniquesfordistancemeasurement,Opt.Eng.40(2001)10–19.[7]T.Ruotsalainen,P.Palojarvi,J.Kostamovaara,Awidedynamicrangereceiverchannelforapulsedtime-of-flightlaserradar,IEEEJ.Solid-StateCircuits36(2001)1228–1238.[8]S.Kurtti,J.Kostamovaara,Anintegratedopticalreceiverwithwide-rangetimingdiscriminationcharacteristics,in:Proceedings31stEuropeanSolid-StateCircuitsConference,Grenoble,France,2005,pp.435–438.[9]J.Nissinen,I.Nissinen,J.Kostamovaara,IntegratedreceiverincludingbothreceiverchannelandTDCforapulsedtime-of-flightlaserrangefinderwithcmlevelaccuracy,IEEEJ.Solid-StateCircuits44(2009)1486–1497.[10]W.M.C.Sansen,R.G.Meyer,Anintegratedwide-bandvariable-gainamplifierwithmaximumdynamicrange,IEEEJ.Solid-StateCircuits9(1974)159–166.[11]H.Ikeda,T.Ohshima,M.Tsunotani,T.Ichioka,T.KimuraA,Anauto-gaincontroltransimpedanceamplifierwithlownoiseandwideinputdynamicrangefor10-Gb/sopticalcommunicationsystems,IEEEJ.Solid-StateCircuits36(2001)1303–1308.[12]S.Yamashita,S.Ide,K.Mori,A.Hayakawa,N.Ueno,K.Tanaka,Novelcell-AGCtechniqueforburst-modeCMOSpreamplifierwithwidedynamicrangeandhighsensitivityforATM-PONsystem,IEEEJ.Solid-StateCircuits37(2002)881C886.[13]J.Nissinen,J.Kostamovaara,Laserpulserforatime-of-flightlaserradar,Rev.Sci.Instrum.68(1997)2253–2258.激光测距仪长距离激光测距仪测量距离可达20公里，安装在同一个角度或安装在三脚架上，所形成的系统也可测量方位角和仰角测量。激光测距仪是一种设备，它采用了激光束来确定对象的距离。激光测距仪的最常见的运行方式是：将激光脉冲发送到要测量的对象，通过得到激光光束反射给激光脉冲发送者的时间来确定测量对象的距离。由于光的速度很高，这种技术拥有亚毫米级的高测量精度，在一些三角测量技术和其他技术中经常被。脉冲：编码脉冲可减少测距仪失效的几率。这是使用多普勒效应的技术，来判断该对象是否是朝向或远离测距仪，因此，工作速度是十分快的。精度：该仪器的精度是由激光脉冲的上升或下降时间和接收器的速度决定的。一方面使用幅值非常高的激光脉冲，并有一个反映非常快的探测器，因此精度范围在几毫米之内。范围：尽管是窄的光束，由于激光束的发散它传播的距离会很长，以及因空气中的气泡所引起的闪烁和光束漂移的影响，激光束的路径微观到地球上空大约一半的高度。这些大气中的折射与激光本身的发散，再加上大气的热气泡横向相结合，使其很难获得一个距离的准确的读数，另外，在一些树木或灌木丛背后，甚至在视野开阔的沙漠地形中超过1公里长的距离也可能无法获得准确的数据。一些激光测量的数据反映的可能会是树叶或树枝，这些干扰对象比测量对象密度更大，从而使反射回来的时间更短和数据的可读性太低。另外，距离超过1200英尺（365米），如果在接近地球的目标，不再只是可能到由温度引起的误差，还存在弯曲的激光加热表面附近的空气梯度消失。所有这些影响必须加以考虑。计算：点A和B之间的距离D=ct/2其中c是光在大气中的速度和t是为A和B之间的往返时间是由于光的传输造成的延迟，为光调制角频率。然后替换值的公式：D=CT/2，D=1/2,ct=1/2C·/ω=C/（4πf）（Nπ+Δφ）=c/4f（N+ΔN）=U(N+）在这个公式中，U代表单位长度。Δφ表示相位差。ΔN代表的十进制值。区别：有些工具能够增加反馈时间，如上。这些工具基于波形解析探测器，意味着他们检测到的光量恢复超过一定的时间，这个时间通常很短。激光脉冲击中一棵树后，接收到反射回来的激光脉冲波形将会有两个波峰。第一个波峰将反映树的距离，第二个反映到地面的距离。使用波前探测，这是可能的，以确定最近和最远的物体在某一时间点。这使得机载仪器能够看到“通过”密集的遮挡物和其他半反射的表面，如海洋等。机载仪器有很多的应用，如：1.创建“裸露”地球地形图-消除所有的树木2.创建植被厚度地图3.水深（下测量地形海洋）4.森林火灾的危险技术：飞行时间——测量光脉冲射向目标并且反馈的时间。如果已知的光的速度，时间的精确测量，距离就可以计算出来。多脉冲按顺序烧结和平均响应是最常用的。这种技术需要非常精确的亚纳秒定时电路。。多频相移——这种方法需要测量多个频率上的反射相移，然后解联立方程组，给出一个最终的标准。干涉——最准确，最实用的技术，此技术可以测量距离的变化而不是绝对的距离。应用：军事美国士兵通常装备GVS-5激光测距仪。一个荷兰的国际安全援助部队狙击小组展示他们的精密国际AWSM.338拉普阿马格南步枪和徕卡/Vectronix向量IV激光测距望远镜。测距仪提供给位于超出直射射击狙击手和炮兵的距离目标的精确距离。它们也可以用于军事和工程。手持式军用测距仪在2公里至25公里范围内运作，并结合双筒望远镜或单筒望远镜。当测距仪配备数字磁罗盘（DMC）和倾角，它是能够提供磁方位角、倾角、目标高度（长度）等数据。还有些测距仪可以测量目标的速度。某些测距仪拥有有线或无线接口，使他们以他们的测量（S）数据传输到其他设备，如消防控制计算机。有些机型还提供了其他的功能，如使用附加的夜视模块。大多数手持测距仪使用标准或可充电电池。测距仪测量距离可达25公里和更强大的模型，它通常被安装在三脚架上，或直接安装在车上或枪平台上。在后一种情况下的测距模块集成在板上，夜视和白天的观测设备。可以与计算机集成最先进的军事测距仪。为了使激光测距仪和激光制导武器打击军事目标的作用减弱，各种军用武器可能已经开发出激光吸波涂料来装备他们的车辆。无论如何，有些对象不反射激光，因此，用他们的激光测距仪是困难的。。3D建模此激光雷达扫描仪可以用于扫描的建筑物，岩层等，以产生三维模型。激光雷达可以瞄准它的激光束在很宽的范围：它的头部水平旋转，一面镜子垂直翻转。激光束被用于测量距离到它的路径中的第一个对象。激光测距仪被广泛使用在3D物体识别，三维对象建模，以及种类繁多的计算机视觉相关的领域。这项技术构成的三维扫描仪的核心，被称之为时光机器。在与以上所述的军事手段相比，激光测距仪提供高精度的扫描能力，无论是单面或360度的扫描模式。已开发的算法，合并范围从一个单一的对象多角度检索到完整的3D模型产生并尽可能少的错误数据。激光测距仪提供了计算机视觉的其他方法的优点之一是，计算机并不需要从两个图像相关的功能，以确定在深度信息的立体方法。计算机视觉应用中使用的激光测距仪通常有十分之一毫米或以下的深度的决议。利用三角或折射测量技术，激光雷达技术中使用的飞行时间，无法做到这一点。林业用于森林资源清查激光测距仪TruPulse的（与现场地图技术相结合）。特殊的激光测距仪用于林业。这些器件具有抗叶过滤器和反射器的功能。激光束仅反映从这个反射镜等精确的距离测量。激光测距仪具有抗叶滤机是用于例如森林资源清查。体育激光测距仪，可应用在各种运动，这需要有精确的距离测量，如打高尔夫球、狩猎、射箭等。一些比较流行的厂家有：Opti-逻辑，布什内尔，LaserTechnology，天宝，徕卡，新光OPTIK，尼康，施华洛世奇Optik。工业生产流程一个重要的应用是利用激光测距技术在库存管理系统，并在钢铁行业生产过程的自动化。安全消费者的激光测距仪是1类激光设备，因此被认为是eyesafe。一些用于军事用途的激光测距仪超过1类激光的能量水平。历史在现代印刷电路板所用的方法发展始于20世纪初。1903年，德国发明家，恒信伟业，叙述层压绝缘板，多层平箔导体。托马斯·爱迪生与电镀导线化学方法在1904年试行。阿瑟·贝里在1913年在英国获得专利的印刷和蚀刻的方法，并在美国最大Schoop获得了专利[1]火焰喷涂金属到板，通过图案化的掩模。查尔斯Durcase于1927年获得专利的电镀电路图案的方法。奥地利犹太工程师PaulEisler的发明印刷电路在1936年左右作为收音机的一部分。1943年美国开始大规模使用这项技术，使接近熔断器在第二次世界大战中使用。战争结束后，在1948年，美国公布的发明用于商业用途。印刷电路没有成为司空见惯的消费类电子产品，直到50年代中期，经过由美国陆军开发的自动Sembly过程在印刷电路（并且有一段时间他们的发明）应用后，点至点的建设使用。对于原型或小批量生产，绕接或炮塔板可以更高效。早于印刷电路发明，并且原理相似，是约翰Sargrove的1936年至1947年电子电路制造设备（ECME），其中金属喷涂到胶木塑料板。该ECME每分钟可以生茶3个收音机。在第二次世界大战期间,防空引信的发展需要一个电路,能够承受从枪被解雇,并可生产的数量。全球联盟的中心实验室部门提交了一份提案,满足了要求:陶瓷板将screenprinted导体与金属涂料和碳材料电阻、陶瓷阀瓣电容器和超小型真空管焊接到位。原来，每一个电子元件有引线和PCB有钻孔的每个组件的每个线。该元件的引线，然后通过孔传递和焊接到PCB迹线。装配这种方法被称为通孔施工。1949年，教育部艾布拉姆森和美国陆军通信兵的斯坦尼斯楼丹科开发中，元件引线分别插入铜箔互连模式和浸焊自动Sembly过程。他们在1956年获得的专利被分配到了美国军队。[4]随着电路板层压和蚀刻技术的发展，这个概念演变成今天的标准中使用的印刷电路板制造工艺。焊接可以自动传递来完成，或波熔融焊料，在波峰焊机。然而，导线和通孔是浪费的，因为钻孔只是切断昂贵的和突出的电线。近年来，使用表面贴装部件已经得到普及，作为小型电子包装的需求和更强大的功能有所增加。参考文献[1]M.Samules,S.Patterson,J.Eppstein,R.Fowler,Lowcosthandheldlidarsystemforautomotivespeeddetectionandlawenforcement,Proc.SPIE1633(1992)147–159.[2]Z.X.Jia,K.Gong,Y.J.Huo,Optoelectronicsystemforhigh-speedfliervelocitymeasurementbasedonlaserscattering,Opt.Eng.48(2009)043601.[3]H.Surmann,A.Nuchter,J.Hertzberg,Anautonomousmobilerobotwitha3Dlaserrangefinderfor3Dexplorationanddigitalizationofindoorenvironments,Robot.Auton.Syst.45(2003)181–198.[4]V.Sequeiraa,J.Goncalves,M.Ribeiro,3Denvironmentmodellingusinglaserrangesensing,Robot.Autom.16(1995)81–91.[5]K.Mdtta,J.Kostamovaara,R.Myllyla,Profilingofhotsurfacesbypulsedtime-of-flightlaserrangefindertechniques,Appl.Opt.32(1993)5334–5347.[6]M.C.Amann,T.Bosch,M.Lescure,R.Myllyla,Laserranging:acriticalreviewofu