波强度测距方法及装置制造方法及图纸

一种波强度一维纵深测距方法及装置，属于一维纵深测距领域，特别涉及对物体或发射源进行一维纵深测距的方法及装置。波强度接收器测量直射波或反射波强度，用由纯硬件或硬件加软件构成的信号处理器，自动求解根据波强度比或波强度差建立的测距方程，并输出结果，这不但解决了物体和发射源一维纵深测距难题，而且测距速度快、精度高、抗干扰能力强，特别是能够利用自然光测距，无需发射器，消除了波的污染，满足环保要求，本发明专利技术可广泛应用于工业自动控制装置、机器人、车用防撞雷达及倒车雷达、自动相机、测绘领域等装置中的各类距离传感器，以及激光测距仪、红外线测距仪等测距设备中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一维纵深测距领域，特别涉及对物体或发射源进行一维纵深测距的方法及装置。二.
技术介绍
在现行的工业自动控制装置、机器人、车用防撞雷达及倒车雷达、自动相机、测绘领域等装置中的距离传感器，激光测距仪、红外线测距仪等测距设备，都是利用各种波，如无线电波(长波、短波、超短波、微波、毫米波等)、机械波(声波、超声波等)、光波(激光、红外线、可见光等)、射线(X射线、γ射线、中微子等)，对物体进行纵深测距，其方法分为飞行时间差法和几何测距法两大类。飞行时间差法在单端纵深测距领域的应用分为脉冲式和相位式，脉冲式测距方法利用周期性脉冲的周期或单个脉冲间的时间间隔来测距；相位式用一定的频率调制波源产生一定的波尺，这样发出的调制波再经反射接收，其相位差包含了往返距离，经过位相测量电路显示距离值。飞行时间差测距法需要精确测量时间间隔或位相差，必须知道波发出和接收的时间或位相，才能求出时间间隔或位相差。因此，飞行时间差测距法一般用于物体的测距，对波发射源测距时要求波发射源必须配合，对不配合的波发射源不能测距；同时，由于波的传播速度很快，时间间隔很小，特别是短距离测量时，对器件的要求高，实现难度大，制作的设备成本高，这就使得飞行时间差测距法在短距离测量设备上的应用很少。几何测距法的种类很多，常见的有三角测距法、视差测距法、象点轴上偏移光焦点法和象点轴外偏移的象偏移法，此类方法可以用于波发射源和物体的测距。几何测距法不是严格意义上的一维测距；几何测距法制作的短距离测量设备虽然成本低，但是由于三角函数的高度非线性关系，其工作距离很短，一般用几何测距法制作的短距离测量设备的作用范围在几十米以内，应用范围窄，并在整个测距范围内的精度分布不均匀，近距离精度高，远距离精度低，不适宜作线性传感器。三.
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种波强度一维纵深测距方法及装置，不用几何测距法和飞行时间差法，而是利用波强度的变化对物体或发射源(统称测距目标)进行一维纵深测距，同时具有作用范围广，在整个测距范围内的精度分布均匀，适宜作线性传感器；对器件的要求低，易于实现，制作的设备成本低，工程应用范围广。本专利技术的目的是这样实现的一种波强度一维纵深测距方法及装置，其测距装置主要包括静止两站测距装置或主要包括发射器和静止两站测距装置；或者主要包括运动单站测距装置或主要包括发射器和运动单站测距装置。静止两站测距装置主要包括两个波强度接收器和一个信号处理器等，两个波强度接收器在两个位置测量，信号处理器设置在两个波强度接收器的附近或者在任一波强度接收器处。运动单站测距装置主要包括一个波强度接收器、一个信号处理器和一个运动设备等，波强度接收器和信号处理器设置在运动设备上，在运动设备的运动轨迹上的两个不同点上分时测量；或者主要包括一个波强度接收器、一个信号处理器和一个波变速器等，波变速器(如对光波而言即为克尔盒等)设置在波强度接收器与测距目标之间，测距目标、波变速器、波强度接收器应在同一条波线上，信号处理器设置在波强度接收器的附近或者在波强度接收器处。发射器主要是发射波照射测距目标的专用设备。波强度接收器主要是测定测距目标的直射波或反射波的强度。信号处理器主要是自动计算两个波强度信号的比值或差值，来确定目标的距离。信号处理器主要有全硬件部分，全硬件部分主要包括加法、减法、乘法、除法、对数、指数、放大器、及采样保持等电路或器件，或者主要有硬件部分和软件部分等，硬件部分主要包括加法、减法、乘法、除法、对数、指数、放大器、采样保持等电路或器件，及模数转换器等，软件部分主要由模数转换器控制模块、测距方程计算模块、输出模块等组成。其方法步骤下第一步选择测距装置1.选择静止两站测距装置主要由两个波强度接收器组成的一维测距装置，两个波强度接收器和测距目标在同一条波线(对光波而言就是光线)上，两个波强度接收器与测距目标的波程(对光波而言就是光程)不同，两个波强度接收器与测距目标的波程差(对光波而言就是光程差)如为L，波程差L的大小一般取最大测量距离的1/10至1/10000。2.选择运动单站测距装置将波强度接收器设置在运动设备上，在运动设备运动轨迹的两个点上分时测量，两个测量点和测距目标在同一条波线上，两个测量点与测距目标的波程(对光波而言就是光程)不同，两个测量点与测距目标的波程差(对光波而言就是光程差)如为L，波程差L的大小一般取最大测量距离的1/10至1/10000；或者在波强度接收器与测距目标之间设立一个波变速器(对光波而言即为克尔盒)，测距目标、波变速器、波强度接收器应在同一条波线上，波变速器可改变波的传播速度，在波传播速度变化过程中的两个不同时刻分时测量，产生波程差如为L，波程差L的大小一般取最大测量距离的1/10至1/10000。第二步选择发射器 1.当测距目标为发射源自身发射波时，无需选择发射器，波强度接收器直接测量测距目标发射的直射波。2.当测距目标为物体自身不发射波时，可以选择发射大角度宽波束的专用发射器或者借用其他发射波源(如调频广播电台或电视台发射的无线电波，或太阳光的光波或月亮的反射光波等)照射测距目标，以供波强度接收器测量测距目标的反射波进行测距；也可以选择发射小角度窄波束或发射平行波束的专用发射器，发射器发射的小角度窄波束或平行波束直接照射测距目标，以便波强度接收器测量测距目标的反射波进行测距。发射器和静止两站测距装置或运动单站测距装置可以制作成一体，也可以将发射器和静止两站测距装置或运动单站测距装置分离。第三步选择波强度接收器1.选择波强度接收器的类型根据选择的发射器发射的波的类型或借用的发射波源的波的类型，选择相应的波强度接收器，即无线电波(如长波、短波、超短波、微波、毫米波等)波强度接收器或光波(如激光、红外线、可见光等)波强度接收器或机械波(如声波、超声波等)波强度接收器或射线(如X射线、γ射线、中微子等)波强度接收器等。2.选择波强度接收器的接收范围当测距目标为发射源自身发射波时，不必选用发射器，可以选择小接收范围的波强度接收器，也可以选择大接收范围的波强度接收器。当测距目标为物体自身不发射波时，应选择发射器或借用其他发射波源。当选择的发射器或借用的发射波源发射大角度宽波束时，对测距目标无背景物体时，可以选用大接收范围的波强度接收器，发射器或借用的发射波源发射的大角度宽波束应该与大接收范围的波强度接收器的接收范围相配合，同时覆盖整个工作区域，对工作区域出现的测距目标进行快速测距；对测距目标有背景物体时，只能选用小接收范围的波强度接收器，小接收范围的波强度接收器的接收范围应在发射器或借用的发射波源发射的大角度宽波束中，波强度接收器的接收范围应在测距目标上。当选择的发射器或借用的发射波源发射小角度窄波束或发射平行波束时，测距目标有无背景物体时均选用大接收范围的波强度接收器，确保发射器或借用的发射波源发射的小角度窄波束或发射的平行波束在波强度接收器的大接收范围中，对发射器发射的小角度窄波束或发射的平行波束照射的区域进行测距。波强度接收器主要包括波接收天线、波电转换元件等。对无线电波而言波接收天线和波电转换元件就是各种无线电接收天线；对光波而言波接收天线是由光学元件组成的光学系统，波电转换元件包括光敏二极管、光敏电阻、光敏三极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波强度一维纵深测距方法及装置，其特征在于测距装置主要包括静止两站测距装置或主要包括发射器和静止两站测距装置，或者主要包括运动单站测距装置或主要包括发射器和运动单站测距装置，静止两站测距装置主要由两个波强度接收器和信号处理器构成，信号处理器设置在两个波强度接收器附近或任一波强度接收器处，运动单站测距装置主要由波强度接收器、信号处理器和运动设备构成，波强度接收器和信号处理器设置在运动设备上，或者主要包括一个波强度接收器、一个信号处理器和一个波变速器，波变速器设置在波强度接收器与测距目标之间，信号处理器设置在波强度接收器的附近或者在波强度接收器处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：封先河，
申请(专利权)人：封先河，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]