一种激光测距设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种激光测距设备及方法，用以减少激光测距设备的复杂性，以及提高激光测距的效率。该激光测距设备产生调制激光以及第一参考信号，并向被测物体发射所述调制激光，同时向参考单元发送所述第一参考信号，这样，第一参考信号通过该设备的参考单元后，获得含有第一参考信号到达该参考单元时刻信息的第一信号，调制激光经被测物体反射，并通过该设备的接收单元后，获得含有所述反射的调制激光到达该接收单元时刻的第二信号，根据第一信号以及第二信号，获得激光飞行时间，并根据所述激光飞行时间，获得与被测物体之间的第一距离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光应用
，特别涉及。
技术介绍
目前，激光测距通常采用相位法。相位法测距首先对光波进行调制，通常为正弦波 调制，形成所谓的“光尺”。发出的光波到达被测目标并反射后，接收到的反射光波将与出射 光波存在一定的相位差口 ,假定激光调制频率为f，则光波在被测距离上往返一次所需的时间t为/ =从而被测距离"。因此，通过电路测出相位差p即可计算出所？J o9要测量的距离L。但是#中可能包含2Jif 的整数倍，= 齊(N = 0，1，2，3......)，目前任何测量交变信号相位的方法都不能确定出相位的整周期数，只能测定不是2 Ji f的 尾数。由于整周期数不确定，故距离L就成为多值解而不能确定，这是相位法测距所必须解 决的问题。为了解决相位法测距中相位的整周期数的问题，可采用“多频率尺”同时测量同 一距离的方法，即对一次测量采用多个调制频率。比如选取两个调制频率且两者每个整周 期所代表的距离分别为lm和100m，如果对50. 351m的距离进行测量，两次测得的值分别为 0. 351m和50. 3m，其中，0. 351m不足lm的尾数，50. 3m不足100m的尾数，则把两者的读数组 合起来的结果就得到被测距离50. 351m。可见，多频率尺方案至少需要两套不同频率的调制信号，增加了调制电路、滤波电 路的复杂性，也增加了系统的成本，而且，该技术方案需要测量两次才可以得到高精度的测 量值，测量过程比较复杂，也会增加因偶然因素带来的误差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种激光测距设备和方法，用以并减少激光测距设备的复杂 性，以及提高激光测距的效率。本专利技术实施例提供一种激光测距的的设备，包括发射单元，用于产生调制激光和第一参考信号，当接收到主控单元发送的发射指 令时，向被测物体发射所述调制激光，同时向参考单元发送所述第一参考信号；参考单元，用于将接收的第一参考信号与该参考单元存储的第一背景信号进行比 较，得到含有所述第一参考信号到达所述参考单元时刻信息的第一信号，并将所述第一信 号发送给测量单元；接收单元，用于将所述被测物体反射的调制激光转换为第一测量信号，将所述第 一测量信号与该接收单元存储的第二背景信号进行比较，得到含有所述反射的调制激光到 达所述接收单元时刻信息的第二信号，并将所述第二信号发送给测量单元；测量单元，用于根据所述第一信号和所述第二信号获得激光飞行时间，并将所述 激光飞行时间发送给主控单元；主控单元，用于向发射单元发送发射指令，并根据所述激光飞行时间，获得与被测物体之间的第一距离。本专利技术实施例提供一种激光测距的方法，包括发射单元产生调制激光以及第一参考信号，并当接收到主控单元发送的发射指令 时，向被测物体发射所述调制激光，同时向参考单元发送所述第一参考信号；所述参考单元将所述第一参考信号与存储的第一背景信号进行比较，得到含有所 述第一参考信号到达所述参考单元时刻信息的第一信号，并将所述第一信号发送给测量单 元；接收单元将所述被测物体反射的调制激光转换为第一测量信号，将所述第一测量 信号与存储的第二背景信号进行比较，得到含有所述反射的调制激光到达所述接收单元时 刻信息的第二信号，并将所述第二信号发送给测量单元；测量单元根据所述第一信号和所述第二信号获得激光飞行时间，并将所述激光飞 行时间发送给主控单元；所述主控单元根据所述激光飞行时间，获得与被测物体之间的第一距。本专利技术实施例中，激光测距设备产生调制激光并向被测物体发射所述调制激光， 以及同时产第一参考信号，这样，第一参考信号通过参考单元后，获得含有第一参考信号到 达所述参考单元时刻信息的第一信号，调制激光经被测物体发射后返回调制激光，并通过 接收单元后，获得含有所述发射的调制激光到达所述接收单元时刻的第二信号信息，根据 第一信号以及第二信号，获得激光飞行时间，并根据所述激光飞行时间，以及光速，获得与 被测物体之间的第一距离。这样，只需要一套频率的激光光波，即只需要一套调制电路，滤 波电路，从而，大简化了激光测距设备，减少了系统的成本。并且，只需要发射一次激光测量 信号，就可以获得激光飞行时间，得到确定的结果，实现对任意长度的距离进行测量，这样， 极大地提高激光测距的效率。附图说明图1为本专利技术实施例一中激光测距设备的结构图；图2为本专利技术实施例二中激光测距设备的结构图；图3为本专利技术实施例三中激光测距设备的结构图；图4为本专利技术实施例四中激光测距设备的结构图；图5为本专利技术实施例中激光测距方法的流程图；图6为本专利技术实施例中的波形示意图；图7为本专利技术实施例五中激光测距设备的结构图；图8为本专利技术实施例六中激光测距设备的结构图；图9为本专利技术另一实施例中激光测距方法的流程图；图10为本专利技术具体实施例中激光测距设备的结构图。具体实施例方式本专利技术实施例中，通过测量调制激光飞行时间来计算激光测距设备与被测物体之 间的距离，进一步，采用相位测量来修正上述测量结果，得到高精度的测量结果。实施例一如图1所示，为本专利技术实施例中的一种激光测距设备的结构框图，该激光测距设备包括发射单元100，参考单元200，接收单元300、测量单元400和主控单元 500。其中，发射单元100，用于产生调制激光和第一参考信号，当接收到主控单元500发送的 发射指令时，向被测物体发射调制激光，同时向参考单元200发送第一参考信号。参考单元200，用于将接收到的第一参考信号与该参考单元200存储的第一背景 信号进行比较，得到含有接收到第一参考信号到达该参考单元时刻信息的第一信号，并将 第一信号发送给测量单元400。接收单元300，用于将被测物体反射的调制激光转换为第一测量信号，将第一测量 信号与该接收单元300存储的第二背景信号进行比较，得到含有反射的调制激光到达该接 收单元时刻信息的第二信号，并将第二信号发送给测量单元400。测量单元400，用于根据第一信号和第二信号获得调制激光的飞行时间，并将该飞 行时间发送给主控单元500。主控单元500，用于向发射单元100发送发射指令，并根据激光飞行时间，获得与 被测物体之间的第一距离。本专利技术实施例中，第一参考信号可以是调制激光，也可以是驱动激光器产生调制 激光的电信号。当第一参考信号为调制激光时，发射单元100向参考单元200发送第一参 考信号具体为发射单元100通过部分反射元件将设定比例的调制激光反射到参考单元 200 ；则，参考单元200，需要先将所述第一参考信号转换为电信号，然后再和第一背景 信号进行比较。发射单元100，还用于当接收到主控单元发送的发射指令时，将设定比例的 调制激光反射到参考单元；则参考单元200，还用于将接收到的调制激光进行光电转换，获 得第一参考信号的电信号。当第一参考信号为电信号时，发射单元100在接收到主控单元发送的发射指令 时，将第一参考信号发送给参考单元200，则参考单元200直接将第一参考信号和第一背景 信号进行比较。当然，主控单元500，还用于向参考单元200发送第一采样保持指令，控制参考单 元200存储第一背景信号；以及向接收单元300发送第二采样保持指令，控制接收单元300 存储第二背景信号。参考单元200，还用于根据第一采样保持指令，存储第一背景信号。接收单元300，还用于根据第二采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光测距设备，其特征在于，包括：发射单元，用于产生调制激光和第一参考信号，当接收到主控单元发送的发射指令时，向被测物体发射所述调制激光，同时向参考单元发送所述第一参考信号；参考单元，用于将接收的第一参考信号与该参考单元存储的第一背景信号进行比较，得到含有所述第一参考信号到达所述参考单元时刻信息的第一信号，并将所述第一信号发送给测量单元；接收单元，用于将所述被测物体反射的调制激光转换为第一测量信号，将所述第一测量信号与该接收单元存储的第二背景信号进行比较，得到含有所述反射的调制激光到达所述接收单元时刻信息的第二信号，并将所述第二信号发送给测量单元；测量单元，用于根据所述第一信号和所述第二信号获得激光飞行时间，并将所述激光飞行时间发送给主控单元；主控单元，用于向发射单元发送发射指令，并根据所述激光飞行时间，获得与被测物体之间的第一距离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李成，陈金林，黄梦园，严光文，徐蕾，
申请(专利权)人：北京握奇数据系统有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]