一种干涉测距方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种干涉测距方法及系统，该方法包括：通过对具有可分离的辐射分量的激光束进行标记，根据第一啁啾和第二啁啾分别对激光束的两个可分离的辐射分量进行相位调制；向待检测物体发射相位调制后的激光束，并接收从待检测物体反向散射的反射激光束；将反射激光束转换为数字信号，根据外差干涉方法计算相位调制后的激光束的发射位置与待检测物体之间的距离。通过对具有可分离的辐射分量的激光束进行标记，在对辐射分量进行相位调制时，根据标记的啁啾的相位实现辐射分量的相位的控制，保证两个辐射分量以相反的相位进行干涉，通过接收完成相关干涉的反射激光束，并对其进行处理后计算得到激光束发射位置与待检测物体的距离。

A method and system for interferometric ranging

The invention relates to a method and system for interference measurement, this method includes: marking by laser beam of radiation components can be separated, according to the first second chirp and chirp of the two separable radiation components respectively of the laser beam is modulated to the object to be detected; the laser beam emitter after the phase modulation. And receive from the reflected laser beam to be detected object backscatter; the reflected laser beam is converted to a digital signal, according to the launch position calculation method of heterodyne interferometric phase modulated laser beam and detecting the distance of objects. Marked by a laser beam of radiation components can be separated, the phase modulation of radiation components, according to the control phase marker of chirp phase components of the radiation, to ensure that the two component of the radiation interference in the opposite phase, by receiving the complete related interference of the reflected laser beam, a laser beam emitted by the position of the object to be tested and the distance calculation and its treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种干涉测距方法及系统
本专利技术涉及激光测距领域，特别涉及一种干涉测距方法及系统。
技术介绍
在电子测距领域中已知各种原理和方法。例如向待测量目标发射诸如光的电磁辐射接着接收来自反向散射(back-scattering)的物体(理想情况下只是来自待测量目标)的一个或更多个回波，待测量目标可以同时具有反射(例如，回射器)和漫射反向散射特性。接收之后，将可选的叠加回波信号与混频信号相叠加，由此来减小待分析信号的频率，从而降低了对于装置的费用。该混频可以按照与发送信号的零差方法来进行或按照与已知周期的周期性(特别为谐波)信号的零差方法来进行。因而，这些方法的不同之处在于，混频是与发送信号自身进行的或者是与具有它自己频率的谐波信号来进行的。该混频用于将接收的信号变换为较低频率并放大所述信号。然后，根据所得到的信号来确定经过时间(transittime)由此来确定(在所使用的辐射的传播速度已知的情况下)到待测量目标的距离。在外差干涉仪结构中，使用可调激光源来进行绝对距离测量。在原理最简单的实施方式中，激光源的光学频率的调整是线性进行的。将接收信号与源自所发射的光信号的第二信号进行叠加。所得到的外差混频产物、干涉图的拍频(beatfrequency)是到目标物体的距离的量度。用于实现这些方法的装置通常利用信号发生器作为啁啾发生器，其将某个信号标记(impress)在可调制辐射源上。在光学范围内，通常使用可通过对外腔(例如布喇格光栅)或内腔(例如分布式反馈(DFB)或分布式布喇格反射器(DBR))进行调制而发生啁啾的激光器作为辐射源。在光学范围内，使用以下变频电路(down-circuit)方式连接有用于外差混频的检测器或正交检测器、A/D转换器和数字信号处理器的发射和接收光学系统来进行发送和接收。这种由测距仪发射的辐射经过信号发生器进行频率调制，使得波长λ形式的上升和下降斜坡根据时间而改变。但是，现有技术的这种调制或发射形式产生了时间分离(即，顺序)的上升和下降斜坡，从而导致测量速率减半并且在斜坡的时标内改变，或者相应的周期会导致误差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中的调制或发射形式中需要进行干涉的两束激光束产生了时间分离，从而导致测量速率减半并且在斜坡的时标内改变，或者相应的周期会导致误差。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种干涉测距方法，包括：生成具有两个可分离的辐射分量的激光束，为所述激光束的两个可分离的辐射分量分别添加第一啁啾和第二啁啾进行标记，所述第一啁啾和第二啁啾相位相反；根据所述第一啁啾和第二啁啾分别对所述激光束的两个可分离的辐射分量进行相位调制；向所述待检测物体发射相位调制后的激光束，并接收从所述待检测物体反向散射的反射激光束；将所述反射激光束转换为数字信号，将所述数字信号代入外差干涉方法中，计算所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离。本专利技术的有益效果是：通过对辐射分量进行标记实现了对具有可分离的辐射分量的激光束的相位的调制，保证两个辐射分量以相反的相位进行干涉，接收完成相关干涉的反射激光束，并对其进行处理后计算得到激光束发射位置与待检测物体的距离，解决了现有技术中发射两束激光进行干涉测距的相关干涉不够彻底，导致检测数据误差较大的情况。进一步，该干涉测距方法还包括：根据所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离随时间的变化曲线，得出所述待检测物体沿所述激光束的光轴方向的速度分量。采用上述进一步方案的有益效果是：通过实时检测的待检测物体的位置信息随时间的变化曲线，实现了对待检测物体沿激光束光轴方向的速度分量，为用户提供待检测物体的速度数据。本专利技术还提供实现上述方法的一种干涉测距系统，包括：激光源、信号发生器、相位调制器、光发射组件、光接收组件、干涉测量仪和服务器；所述激光源，用于生成一束具有两个可分离的辐射分量的激光束；所述信号发生器，用于为所述激光束的两个可分离的辐射分量分别添加第一啁啾和第二啁啾进行标记，所述第一啁啾和第二啁啾相位相反；所述相位调制器，用于根据所述第一啁啾和第二啁啾分别对所述激光束的两个可分离的辐射分量进行相位调制；所述光发射组件，用于向所述待检测物体发射相位调制后的激光束；所述光接收组件，用于接收从所述待检测物体反向散射的反射激光束；所述干涉测量仪，用于将所述反射激光束转换为数字信号并发送到所述服务器，所述服务器，用于将所述数字信号代入外差干涉方法中，计算所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离。进一步，该干涉测距系统还包括：速度计算模块，用于根据所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离随时间的变化曲线，得出所述待检测物体沿所述激光束的光轴方向的速度分量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种干涉测距系统结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种干涉测距系统中各部件之间进行交互的信令流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种干涉测距方法流程示意图；图4为本专利技术另一实施例提供的一种干涉测距方法流程示意图其一；图5为本专利技术另一实施例提供的一种干涉测距方法流程示意图其二；图6为本专利技术另一实施例提供的一种干涉测距方法流程示意图其三；图7为本专利技术另一实施例提供的一种干涉测距方法流程示意图其四；图8为本专利技术另一实施例提供的一种干涉测距系统结构示意；图9为本专利技术另一实施例提供的一种干涉测距系统结构示意其一；图10为本专利技术另一实施例提供的一种干涉测距系统结构示意其二；图11为本专利技术另一实施例提供的一种干涉测距系统结构示意其三。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透切理解本专利技术。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。图1为本专利技术实施例提供的一种干涉测距系统结构示意图，至少包括：包括：干涉测量仪、服务器、物联网接入网关以及物联网服务网关。如图2所示，图2为本专利技术提供的该干涉测距系统中各部件之间进行交互的信令流程示意图。具体的，在图2中，干涉测量仪向物联网接入网关以及物联网服务网关发送业务接入请求，其中业务接入请求中可以包括：服务签认证信息等，物联网接入网关将该业务接入请求发送至物联网服务网关中，物联网服务网关对业务接入请求进行认证，当认证成功时，向物联网接入网关发送认证成功的消息，并和物联网接入网关建立网络通信传输通道，物联网接入网关将认证成功的消息发送至干涉测量仪。干涉测量仪在接收到认证成功的消息后，向物联网接入网关发送干涉测量仪所数据，物联网接入网关通过物联网服务网关建立的网络通信传输通道，将干涉测量仪所数据发送至物联网服务网关，而物联网服务网关则将干涉测量仪所数据转发至服务器。服务器通过对干涉测量仪所数据进行分析，干涉测量仪所数据包括：由反射激光束转换的数字信号，根据外差干涉方法通过所述信号计算所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离。图3为本专利技术实施例提供的一种干涉测距方法流程示意图。具体如图3所示，该干涉测距方法包括：S11、生成具有两个可分离的辐射分量的激光束，为所述激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干涉测距方法，其特征在于，包括：生成具有两个可分离的辐射分量的激光束，为所述激光束的两个可分离的辐射分量分别添加第一啁啾和第二啁啾进行标记，所述第一啁啾和第二啁啾相位相反；根据所述第一啁啾和第二啁啾分别对所述激光束的两个可分离的辐射分量进行相位调制；向待检测物体发射相位调制后的激光束，并接收从所述待检测物体反向散射的反射激光束；将所述反射激光束转换为数字信号，将所述数字信号代入外差干涉方法中，计算所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种干涉测距方法，其特征在于，包括：生成具有两个可分离的辐射分量的激光束，为所述激光束的两个可分离的辐射分量分别添加第一啁啾和第二啁啾进行标记，所述第一啁啾和第二啁啾相位相反；根据所述第一啁啾和第二啁啾分别对所述激光束的两个可分离的辐射分量进行相位调制；向待检测物体发射相位调制后的激光束，并接收从所述待检测物体反向散射的反射激光束；将所述反射激光束转换为数字信号，将所述数字信号代入外差干涉方法中，计算所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离。2.根据权利要求1所述的一种干涉测距方法，其特征在于，根据所述第一啁啾和第二啁啾分别对所述激光束的两个可分离的辐射分量进行相位调制，具体包括：根据所述第一啁啾的相位对所述添加了第一啁啾的辐射分量进行时间延迟，使所述添加了第一啁啾的辐射分量的相位与所述第一啁啾的相位一致；根据所述第二啁啾的相位对所述添加了第二啁啾的辐射分量进行时间延迟，使所述添加了第二啁啾的辐射分量的相位与所述第二啁啾的相位一致。3.根据权利要求1所述的一种干涉测距方法，其特征在于，所述为所述激光束的两个可分离的辐射分量分别添加第一啁啾和第二啁啾进行标记之前，还包括：根据所述第一啁啾和第二啁啾产生的过程中的非线性，将所述第一啁啾和第二啁啾的传输信道设置在零色散区，并在传输信道预设间隔对所述第一啁啾和第二啁啾通过色散补偿的方法进行补偿。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种干涉测距方法，其特征在于，所述将所述反射激光束转换为数字信号，将所述数字信号代入外差干涉方法中，计算所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离，具体包括：将所述反射激光束转换为第一相位曲线数据；根据所述第一相位曲线数据的相位值和激光束的相位曲线数据的相位值得到相位差，根据相位差与所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离的关系式计算得到所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离；所述相位差与所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离的关系式为：φ＝4πx/λ；其中φ为相位差，π为圆周率，x为所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离，λ为所述激光束或反射激光束的波长；将所述第一相位曲线数据与预存储的经过一个基准长度反射回来的激光束得到的第二相位曲线数据进行比较，对得到的所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离进行调整。5.根据权利要求4所述的一种干涉测距方法，其特征在于，该干涉测距方法还包括：通过所述第一相位曲线数据与所述第二相位曲线数据相关联的方式，将所述第一相位曲线数据与所述第二相位曲线数据进行合成，得到新的相位曲线数据；将所述第二相位曲线数据更新为所述新的相位曲线数据。6.一种干涉测距系统，其特征在于，包括：激光源、信号发生器、相位调制器、光发射组件、光接收组...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜光东，
申请(专利权)人：深圳市盛路物联通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44