1.一种新型激光雷达探测时序控制系统,其特征在于,由激光模块、控制模块、探测模块和供电模块组成;通过上位机编写程序指令,写入控制模块的STM32控制器,使得STM32控制器发出具有特定时序的脉冲触发信号作为PMT的门控信号,进而控制探测模块中门控PMT的工作状态,同时STM32也控制激光模块的激光器启停,完成时序同步;
其中,控制模块采用STM32F103ZET6控制板作为STM32控制器代替传统信号发生器发出脉冲触发信号,作为门控型PMT的门控信号,门控信号的电压幅值是+3.5V~+5V,进而实现按照设定的时序控制门控PMT的启停;具体是通过上位机编程,调整门控信号相应参数的值,做到门控信号的脉宽、重频、周期及占空比可调节;
具体的,STM32控制器发出激光开启指令的同时,发出门控信号,给PMT提供门控信号使其处于关闭状态,等待激光到达水面后断开门控信号,使PMT处于正常工作情况;对飞机飞行高度进行限定:飞行高度大于PMT上升时间和延时时间内激光发射的距离,设定此距离为h1,延时时间为t1,上升时间为t2,下降时间为t3,设定光速为c,激光扫描角为θ,飞行高度为h,激光发射口距离水面距离为S;其中,存在以下关系:h1=c(t1+t2) (1);
并且需要满足:
h>h1 (2);
由三角函数可得:
设定从发射激光起到接收到水面回波信号的时间为t,则:
设定测量点水面到水底的距离为l,从发射激光起到接到水底回波信号的时间为T,则:
由式(5)、(6)得出,l>0时,T>t,设定门控信号的脉宽为tG,由以上分析得出:门控信号输出具体如下:对控制器中通用定时器3进行相关配置,自行改变自动装载器arr、预分频系数psc值,调节输出脉冲信号的频率及占空比;具体配置如下:初始化并使能定时器3时钟、GPIO及AFIO复用功能模块时钟;初始化GPIO,设置PA7引脚为复用输出推挽输出模式,输出速度50MHz;初始化定时功能,设置arr及psc,设置时钟分割为0,定时器向上计数模式;初始化定时器通道2的PWM模式,选择定时器脉冲宽度调制为模式2,比较输出使能;
完成定时器配置后,根据公式(7),调节修改arr及psc的值,来调节PWM的输出信号频率和占空比;
式中,f为控制器输出脉冲的频率,Tclk为控制器内部定时器固有时钟频率,arr为自动装载值,psc为预分频系数。
2.根据权利要求1所述的新型激光雷达探测时序控制系统,其特征在于,在实际测量中实现激光进水后再开启探测模块中的门控PMT,避免接收过强水面信号,调节PMT的增益,放大微弱的水底信号,同时实现测试点开始、结束的实时调试,以及任意时间段的回波接收及观测。