【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提出一种测量方法和一种测量设备。
技术介绍
技术实现思路
1、应当提出一种改进的测量方法和一种改进的测量设备，其配置用于通过光渡越时间测量确定距外部的物体的至少一个间距。尤其地，应当实现改进的距离分辨率。所述目的通过具有权利要求1的步骤的测量方法并且通过根据权利要求8的测量设备实现。
2、测量方法和测量设备的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中给出。
3、根据测量方法的一个实施方式，首先发出发射信号，所述发射信号包括至少一个光脉冲。光脉冲具有特定的持续时间。光脉冲的光的强度仅在光脉冲的持续时间为零期间是不同的。尤其地，光脉冲不是连续的光信号。例如，光脉冲具有在1纳秒和100纳秒之间的持续时间(其中包括边界值)。例如通过具有在100mhz和1ghz之间的调制频率的正弦信号调制光脉冲的强度的幅值。发射信号也能够包括多个光脉冲。光脉冲的在下文中提出的特征优选适用于所有光脉冲。也可行的是，这些特征对于不同光脉冲是不同的。例如，不同光脉冲能够具有不同的持续时间。
4、光脉冲由发射器发出，所述发射器具有光源，所述光源配置用于在运行期间发出光脉冲。例如，光源包括至少一个激光二极管或至少一个发光二极管或由激光二极管或发光二极管形成。
5、发射信号的光脉冲优选包括相干光或由相干光形成。替选地，由不相干的光构成的光脉冲也是可行的。光脉冲例如包括来自红外至紫外光谱范围的光。优选地，光脉冲具有红外光，例如具有在800纳米和1800纳米之间的波长(其中包括边
6、根据测量方法的另一实施方式，以调制频率调制光脉冲的强度的幅值。尤其地，光脉冲的强度具有在时间上周期性的变化。例如，光脉冲的强度作为时间的函数正弦状地以调制频率振荡。优选地，经调制的光脉冲的在时间上变化的强度的幅值为光脉冲的在时间上取平均的强度的20％和100％之间(其中包括边界值)。
7、根据测量方法的另一实施方式，探测接收信号，所述接收信号包括由外部的物体反射的发射信号的至少一部分。
8、接收信号例如由光电探测器探测，所述光电探测器将接收信号转换为电信号。光电探测器例如包括至少一个光电二极管和/或至少一个光电晶体管或由光电二极管和/或光电晶体管构成。光电探测器优选紧邻发射器的光源。特别优选地，光电探测器和光源之间的间距比光电探测器和外部的物体之间的间距小很多。例如，光电探测器和外部的物体之间的间距至少是光电探测器和发射器的光源之间的间距的十倍。
9、优选地，光电探测器不接收发射器的光源的直接光。尤其地，光电探测器配置用于在运行时探测由外部的物体至少部分地反射的发射信号。
10、光电探测器能够配置用于确定入射到光电探测器上的光束的方向。例如，光电探测器包括多个光电二极管或光电晶体管的矩阵式设置和连接在上游的成像光学装置。因此，尤其能够确定由外部的物体反射的发射信号的方向。
11、接收信号包括时间区间，所述时间区间直接跟随发出发射信号的时间点。接收信号的时间区间的持续时间至少包括发射信号从发射器的光源到外部的物体的渡越时间和从外部的物体至光电探测器的至少部分地反射的发射信号的渡越时间的总和。换言之，接收信号的时间区间至少包括发出发射信号的时间点和探测至少部分地由外部的物体反射的发射信号的时间点。
12、除了反射的发射信号以外，光电探测器也接收背景光，例如阳光和/或人工环境照明的光。背景光通常造成在接收信号中的背景噪音。背景噪音通常减小用于间距测量的测量方法的距离分辨率，所述间距测量例如基于发射信号的光渡越时间测量。尤其地，至少部分地反射的、由光电探测器探测的发射信号的光脉冲的强度随着光电探测器和外部的物体之间的间距增加而减小。如果反射的发射信号与背景噪音相比过弱，那么在背景噪音下不再能够明确地识别至少部分反射的发射信号。随后不再准确地求取光渡越时间。
13、根据测量方法的另一实施方式，选择接收信号的至少一个频率分量，所述频率分量对应于发射信号的调制频率。所选择的频率分量例如能够通过对接收信号的频谱分析从所述接收信号中滤出。
14、通过选择对应于发送信号的调制频率的频率分量，将至少部分反射的发射信号从接收信号中滤出。由此，尤其抑制在接收信号中的背景噪音并且提高信噪比。因此，能够提高用于间距测量的测量方法的距离分辨率，所述间距测量基于光渡越时间测量。
15、根据测量方法的另一实施方式，从发出发送信号和探测接收信号的所选择的频率分量之间的时间差中求取距外部的物体的间距。
16、优选地，在发射器的光源和光电探测器之间的间距比距外部的物体的间距小很多。例如，光源和外部的物体之间的间距大于光源和光电探测器之间的间距的十倍。在这种情况下，距外部的物体的间距通过光脉冲的光速，例如在环境空气中的光速，乘以在发出发射信号和探测接收信号的所选择的频率分量之间的时间差的一半来确定。
17、根据一个优选的实施方式，测量方法包括以下步骤：
18、-发出发射信号，所述发射信号包括至少一个光脉冲，其中以调制频率调制光脉冲的强度的幅值，
19、-探测接收信号，所述接收信号包括由外部的物体反射的发射信号的至少一部分，
20、-选择接收信号的至少一个频率分量，所述至少一个频率分量对应于发射信号的调制频率，
21、-从发出发射信号和探测接收信号的所选择的频率分量之间的时间差中求取距外部的物体的间距。
22、优选地，这些步骤以上文给定的顺序执行。
23、在此所描述的测量方法的思想在于，改进用于间距测量的测量方法的距离分辨率，所述间距测量基于光脉冲的渡越时间测量。尤其地，以调制频率调制发射信号的至少一个光脉冲的光的强度。将所述调制频率从接收信号中滤出，以便提高信噪比。
24、在用于间距测量的lidar系统(英文“light detection and ranging”的简称)中，尤其地，通过用于人眼安全性的预设来限制在提供光脉冲的持续时间时发射器的最大激光功率。因此，距外部的物体的最大可探测的间距通过光电探测器的背景噪音，例如背景光限制。背景噪音例如能够通过在光电探测器上游的光学滤波器减小。光学滤波器至少部分地阻挡在发射信号的波长范围之外的背景光。然而，在lidar系统的发射器中的激光二极管尤其能够具有例如由于环境的温度变化引起的波长波动。出于该原因，不能将光学滤波器的带宽选择为任意小的。因此，能够借助光学滤波器仅部分地抑制背景噪音。
25、本申请尤其基于以下思想：通过以预设的调制频率调制发射信号的光脉冲的光的强度能够增大lidar系统的距离分辨率。通过在发射信号的调制频率中选择接收信号的对应的频率分量，尤其改进信噪比。由此也能够在背景噪音中探测具有较弱强度的、至少部分地反射的、例如由距离较远的外部的物体反射的发射信号。尤其能够弃用光学滤波器。
26、根据测量方法的另一实施方式，以正弦信号调制光脉冲的强度的幅值。替选地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测量方法，具有以下步骤：
2.根据上一项权利要求所述的测量方法，其中以正弦信号(126)调制所述光脉冲(12)的强度(I)的幅值(122)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中通过将具有不同频率的光的两个未调制的子脉冲(13)叠加来产生所述发射信号(11)的光脉冲(12)，其中所述调制频率(123)对应于两个子脉冲(13)的光的频率差。
4.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中所述光脉冲(12)的持续时间(121)为调制频率(123)的倒数的至少十倍。
5.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中频率分量(22)的选择包括所述接收信号(21)的傅里叶变换。
6.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中利用所述接收信号(21)中的调制频率(123)的多普勒频移来求取所述外部的物体(4)的速度。
7.一种测量设备，具有：
8.根据上一项权利要求所述的测量设备，其中所述激光的谱线宽度(15)小于所述调制频率(123)的十分之一。
9.根据权利要求7或8所
10.根据权利要求7或8所述的测量设备，其中所述双折射的光学元件(7)是电光学元件。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的测量设备，其中所述激光介质(8)包括具有用于产生激光的有源层(82)的半导体层序列(81)，其中所述有源层(82)是周期性结构化的并且形成干涉滤波器。
12.根据上一项权利要求所述的测量设备，其中通过所述双折射的光学元件(7)的厚度(71)和/或通过在所述双折射的光学元件(7)的光学轴线(72)和所述谐振器(61)的光学轴线(62)之间的角度设定所述调制频率。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的测量设备，其中所述评估单元(3)配置用于确定所述接收信号(21)的调制频率(123)的多普勒频移。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种测量方法，具有以下步骤：
2.根据上一项权利要求所述的测量方法，其中以正弦信号(126)调制所述光脉冲(12)的强度(i)的幅值(122)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中通过将具有不同频率的光的两个未调制的子脉冲(13)叠加来产生所述发射信号(11)的光脉冲(12)，其中所述调制频率(123)对应于两个子脉冲(13)的光的频率差。
4.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中所述光脉冲(12)的持续时间(121)为调制频率(123)的倒数的至少十倍。
5.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中频率分量(22)的选择包括所述接收信号(21)的傅里叶变换。
6.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中利用所述接收信号(21)中的调制频率(123)的多普勒频移来求取所述外部的物体(4)的速度。
7.一种测量设备，具有：
8.根据上一项权利要求所述的测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：延斯·埃贝克，
申请(专利权)人：艾迈斯欧司朗国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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