给定扫描间隔上优化测量的数量，同时相对较长的周期被用于长范围扫描以避免对哪个 发射的脉冲对应于给定返回脉冲造成模糊。
[0118] 在一些实施方案中，在根据一个或多个之前的测量确定的间隔处，非周期性地发 射发送脉冲。尽管实施的技术复杂（与调整周期相比），但是避免了对发射脉冲之间的间隔 是长或短的限制意味着可在宽距离范围上测量任何期望的距离。
[0119] 使用一个或多个本领域已知技术调整接收机灵敏度，包括但不限于：电子衰减器、 可变增益放大器、改变雪崩光电检测器（APD)的偏置电流，和/或在该检测器之前允许改变 透光度的光学衰减器。
[0120] 例如，为电信用途设计的光纤耦合衰减器是适宜地快速的，具有皮秒的响应时间。 在一些实施方案中，光纤被用在检测器（APD)之前，该检测器与此类型的衰减器可兼容。
[0121] 图10示意性地例示了根据本发明的一些实施方案的扫描设备的控制系统1000。 控制和测量单元1005通过发射控制信号1015和发射触发信号1020控制发射机1010。控 制和测量单元1005还通过接收机触发&复位信号1030控制可变灵敏度接收机1025,并且 通过接收机控制和读出数据信号1035从接收机读出数据。在本实施例中在控制和测量单 元1005中完成定时测量。
[0122] 在一些实施方案中，发射机可以不同的发射速率工作，或者具有可控的周期，或者 非周期性地单独受控地发射每个脉冲。（发送脉冲的功率波动是多个单独受控的脉冲的一 个考量。）发射控制信号1015确定发送脉冲参数并且发射触发信号1020控制发送脉冲定 时。发射机稳定性控制参数包括对每个激光器的偏置电流、波长控制、温度控制和输出功率 控制。
[0123] 用单次激发（single-shot)测量更容易控制每个脉冲的定时。一些实施方案提供 可控的发送脉冲幅度，一些应用允许更高的功率而对于其它应用允许更低的功率。
[0124] 在2011年1月6日公布的W02011/000411中描述了用于周期性脉冲发射的实际 设计的发射机。它的脉冲形状不随着输出功率变化，是规则的（clean)并且各个脉冲是一 致的，没有尖峰，允许达若干kW的输出功率。
[0125] 电子距离测量期望清楚定义的发射机脉冲。（这与其它一些应用相反，诸如不需要 精确发射脉冲来获得期望的精确度的雷达或LIDAR。）图11在1100处示出明确定义的发射 机脉冲1105的实施例。优选地，避免发射机脉冲中的人为因素和/或噪声（诸如在1120、 1125U130处由虚线代表的）以便具有用于最佳返回脉冲接收的稳定脉冲形状。
[0126] 图12A在1200处示出不适合于电子距离测量的定义不清的脉冲1205的实施例。 图12B在1250处示意性地例示了不适合于电子距离测量的定义不清的脉冲1205的实施 例。文献中记载了许多这样低劣的实施例。
[0127] 在一些实施方案中，接收机衰减函数的定时被控制，同时来自发射机的发送脉冲 是周期性的。在一些实施方案中，接收机衰减函数是可选择的。一些实施方案具有不只一 个衰减函数，每个衰减函数具有各自的可控的时间偏移。一些实施方案组合多个衰减函数 以将衰减函数调整到特定目标。一些实施方案具有可控的脉冲定时，通过改变周期性发送 脉冲的周期性或通过发射非周期性发送脉冲。
[0128] 图13示出根据一些实施方案管理发射机和接收机的定时的控制和测量方案 1300。在1305处选择操作模式，例如一组用户选择的限制。所述限制可以例如适合于文化 物体的相对较短距离扫描，或用于露天矿的相对较长距离扫描。在一些实施方案中，该装置 在无用户输入的情况下基于初始扫描结果选择操作模式。
[0129] 在1310处复位接收机衰减函数。在1315处确定在启动用于下一个测量的接收机 衰减函数之前是否启动发射机。（启动命令取决于接收机衰减函数相对于发送脉冲的期望 定时。）如果结果是否定的，则在1320处启动接收机衰减函数并且然后在1325处启动发射 机。在这种情况下，考虑到衰减函数是在启动发射机之前启动的，通过判决元件1330传递 指示以在1335处从返回脉冲获得距离测量。如果1315处的确定是肯定的，则在1345处启 动发射机并且然后在1350处启动接收衰减函数。在这种情况下，考虑到发射机是在启动衰 减函数之前启动的，通过判决元件1330传递指示以在1335处从返回脉冲获得距离测量。
[0130] 在1355处核查是否已经进行相同点的期望数量N个的距离测量，其中N彡1。（值 N = 1将产生单次激发测量而不是多个测量的平均。）如果是肯定的，则在1370处配置接 收机衰减函数用于该点的下一次测量，在1375处做出有关发射机的判决（例如，是否是周 期性的，且如果是周期性的，则周期如何）并且控制被返回到步骤1310用于随后的测量。 如果在1355处仍没有完成期望数量N个的测量，则在1360处指示重复测量并且控制通过 1365返回到步骤1310以重复该测量。
[0131] 图14A在1400处示出一个实施例，其中针对接收函数的判决1370包括在1405处 选择一个或多个衰减（灵敏度）函数并在1410处为选择的每个衰减函数选择一个时间偏 移。
[0132] 图14B在1450处示出一个实施例，其中针对发射机的判决1375可选地包括在 1455处改变发送脉冲周期并可选地在1460处选择该发送脉冲的非周期性（单次激发）启 动。
[0133] 图15在1500处示出图13的测量方案的一个变型，其中在1560处可选地使用附 加信息复位接收机函数。在一些实施方案中，从用户和/或从系统的其它部件获得与设置 接收机函数相关的信息作为预定参数。来自用户的预定参数可包括例如以下中的一个或多 个：天气条件；选择多次激发测量平均以相对于单次激发测量提高精确度；基于用户对目 标反射率的认识选择提高/降低接收机灵敏度；选择单次激发测量以获得快速扫描。来自 系统的其它部件的预定参数可包括例如以下中的一个或多个：有限的可用系统数据存储器 使得用较少的测量点完成扫描或无需存储某些数据（诸如扫描器头的旋转角度，它可从每 次头旋转的点数量推断出）来完成扫描。与复位接收机函数有关的信息的实施例包括之前 的扫描数据、调查数据、映射数据和/或其它可从中获得或估计目标的近似范围的数据。
[0134] 在图16A、图16B和图16C中示出可被选择用于多种不同的目标的接收机衰减函数 的实施例。图16A示出接收机衰减函数1610,其具有从时间h到时间tf的值恒定的第一 段1605和在从时间tf1到时间tf1的间隔期间值线性减小的第二段1610以及从时间0 1 直到复位的值恒定的第三段1615。函数1610接近1/R2的函数，其中在此以对数尺度示出 哀减水平。
[0135] 图16B示出接收机衰减函数1630,其具有从时间h到时间tf2的值恒定的第一段 1635和从时间tf2到时间tg2'值线性增加的第二段1640以及从时间t#2直到复位的值恒 定的第三段1650。函数1630可适合用于诸如建筑屋顶或圆形建筑的环境，其中距离增加并 且信号增加，诸如由于改变在返回脉冲中产生更多功率的入射角度。
[0136] 图16C示出由图16A和图16B的衰减函数组合形成的接收机衰减函数1660,其 具有从时间h到时间tf1的值恒定的第一段1665和从时间tf1到时间ti2值线性减小的 第二段1670以及从时间tf2到时间tf2禮线性增加的第三段1675以及从时间tf 2到时 间t#1禮线性减小的第四段1680以及从时间tf1直到复位的值恒定的第五段1685。函数 1660可适合用于复杂目标，在此实施例中依次用三个不同函数。
[0137] 图17A是根据一些实施方案的电子距离测量的定时图。在时间tT处向发射机提 供电子触发脉冲1705并使激光子系统在时间h处发射发送脉冲1710。发送脉冲1710导 致时间h处的参考脉冲1715。该系统具有在、触发脉冲1705和发送脉冲1710之间的内建 时延1720,以及发送脉冲1710和参考脉冲1715之间的时间偏移1725。在时间t 2处接收 返回脉冲1735。期望的脉冲传播时间1780是从h到12的间隔。
[0138] 图17B在1750处例示了接收机灵敏度函数对时间的曲线图。函数1750包括代表 时间h处的触发脉冲和启动在时间t 发射的激光脉冲时间偏移段1755。函数1755具 有经过的时间段1760,在此期间灵敏度从最小灵敏度开始水平Smin逐渐增长到水平S (t 2)。 段1760代表在时间h处发出的激光发送脉冲直到它在时间12处作为返回脉冲被检测到所 经过的飞行时间。段1755和1760 -起代表如由接收机电子装置确定的发送脉冲的行进时 间1780--从激光脉冲触发直到检测返回脉冲的时间。函数1750具有另一段1765,在此 期间灵敏度从水平S (t2)继续逐渐增长到最大灵敏度水平Smax并保持在水平Smax直到在时 间t 3处发生复位1770。从时间t ^直到时间13的间隔代表最大可测量时间1785。
[0139] 图18示意性地例示了针对在时间h处发射的发送脉冲和在时间t2处接收的返回 脉冲的接收机灵敏度函数对时间的曲线图1800。该接收机电子装置具有物理上限1805以 及物理下限1810,高于上限检测不到未饱和的返回脉冲，低于下限检测不到返回脉冲。功率 在该物理限度之间的区域以外的返回脉冲关于如何设置用于后续测量的接收机衰减提供 的信息很少。因此定义的限度被设置在物理限度之间的区域内。定义的上限1815和定义 的下限1820是独立于时间的。定义的上限1825和定义的下限1830是依赖于时间的。在 定义的限度之内的有界区域1835是接收机电子装置的期望操作范围。
[0140] 具有功率水平1840的返回脉冲指示衰减水平被适当地设置。具有功率水平1845 的返回脉冲是在定义的限度1815处，仍是可测量的但表明需要调整用于后续测量的接收 机衰减。具有相应功率水平1850U855的返回脉冲在物理限度之内并且是可测量的，但在 定义的限度1815之外并且因此指示需要调整用于后续测量的接收机衰减。
[0141] 类似地，具有相应功率水平1860、1865的返回脉冲指示衰减水平被适当地设置。 如果这些脉冲是顺序的，那么它们表明一个趋势，该趋势表明需要调整用于后续测量的接 收机衰减的趋势。具有功率水平1870的返回脉冲是在定义的限度1830处，仍是可测量的 但暗示需要调整用于后续测量的接收机衰减。具有功率水平1875的返回脉冲在该物理限 度之内并且是可测量的，但在定义的限度1830之外并且因此指示需要调整用于后续测量 的接收机衰减。
[0142] 因此，在一些实施方案中，扫描参数被维持在预定的范围内。例如，控制到数字化 返回脉冲的模数转换器（ADC)的输入信号的幅度，以避免达到最大或最小水平。在一些实 施方案中，此幅度被维持在一个走廊，例如，在模数转换器的范围的20%到80%之内。
[0143] 启动发射机并执行扫描直到信号幅度被带到期望的范围内：如果幅度太高，则衰 减增加；如果幅度太低，则衰减减少。只要返回脉冲信号幅度在范围内，扫描继续，不改变参 数。
[0144] 一些实施方案使用一个或多个算法来预测预期的返回脉冲时间和/或幅度，以供 在设置接收机衰减函数中使用。
[0145] 例如，物体的扫描可导致可用在设置衰减函数中的各种模式。图19