高精度的融合算法光学传感器制造技术

技术编号:29397989 阅读:26 留言:0更新日期:2021-07-23 22:34
本申请涉及一种高精度的融合算法光学传感器,包括激光发射装置、激光接收装置和雷达电路板,雷达电路板连接激光发射装置和激光接收装置;雷达电路板用于根据预设相位算法控制激光发射装置和激光接收装置进行激光测距,得到第一距离数据;根据飞行时间法控制激光发射装置和激光接收装置进行激光测距,得到第二距离数据;以及根据第一距离数据和第二距离数据进行数据融合,得到更精确的测量距离;其中,预设相位算法的测距精度高于飞行时间法的测距精度,预设相位算法的重复测量频率低于飞行时间法。通过在飞行时间测距法基础上融合高精度的相位测距算法进行雷达测距,同时具备高测频和高精度,扩大高精度的融合算法光学传感器的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
高精度的融合算法光学传感器
本申请涉及测距设备
,特别是涉及一种高精度的融合算法光学传感器。
技术介绍
随着人工智能的发展,无人技术已经应用于生活的各个角落,如无人车,无人超市、扫地机、机器人、自动机械臂等,而很多无人技术产品都离不开光学传感器的运用。例如激光雷达作为一种光学传感器,是通过脉冲激光照射目标并用传感器测量反射脉冲返回时间来测量目标距离的测量仪器。传统的激光雷达基于激光飞行时间测距,用机械转镜、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem,微机电系统)振镜、激光相控阵单元等器件改变激光的出射角。基于激光飞行时间法测距的激光雷达量程较近(几十米到几百米量级)、重复测量频率高(万赫兹以上)但精度较差(厘米级)。另一种基于相位法的激光测距技术则特性几乎相反,量程较远(百米到千米量级)且精度较高(毫米级),但相位法测距值包含2π周期不确定性,需用多个不同相位做测量和对比,多组测距值的交集即为准确测距值,整体上的重复测量频率低(一般千赫兹以下)而很少在激光雷达上使用。如何提供一种同时具备高重复测量频率和高精度的光学传感器,从而让光学传感器应用于更多领域,是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
基于此,有必要针对上述问题,提供一种同时具备高测频和高精度的融合算法光学传感器,扩大光学传感器的应用范围。一种高精度的融合算法光学传感器,包括激光发射装置、激光接收装置和雷达电路板,所述雷达电路板连接所述激光发射装置和所述激光接收装置;所述雷达电路板用于根据预设相位算法控制所述激光发射装置和所述激光接收装置进行激光测距,得到第一距离数据;根据飞行时间法控制所述激光发射装置和所述激光接收装置进行激光测距,得到第二距离数据;以及根据所述第一距离数据和所述第二距离数据进行数据融合,得到更精确的测量距离;其中,所述预设相位算法的测距精度高于所述飞行时间法的测距精度,所述预设相位算法的重复测量频率低于所述飞行时间法。在其中一个实施例中,所述激光发射装置包括激光发射器,所述激光发射器连接所述雷达电路板;所述雷达电路板控制所述激光发射器发射激光至目标物。在其中一个实施例中,所述激光接收装置包括接收透镜和激光接收器,所述激光接收器连接所述雷达电路板;目标反射激光经所述接收透镜传输至所述激光接收器。在其中一个实施例中,所述预设相位算法为相位激光测距法。在其中一个实施例中,所述雷达电路板将所述激光发射器调制为第一预设频率,将所述激光接收器调制为第二预设频率;所述雷达电路板根据所述激光接收器混频得到的测距正弦波信号,通过快速傅里叶计算出相位,根据所述相位和预设相位算法计算得到第一距离数据;其中,所述测距正弦波信号的频率为第一预设频率和第二预设频率之差。在其中一个实施例中,所述雷达电路板将第三预设频率的信号调制到所述激光发射器,并根据所述激光接收器输出的信号计算得到飞行时间差,根据所述飞行时间差计算得到第二距离数据。在其中一个实施例中,高精度的融合算法光学传感器还包括支撑台面,所述激光发射器和所述接收透镜设置于所述支撑台面。在其中一个实施例中,高精度的融合算法光学传感器还包括电机支架、旋转电机和反射镜,所述电机支架固定于所述支撑台面,所述旋转电机设置于所述电机支架,所述反射镜与所述旋转电机连接;所述反射镜将所述激光发射器发射的激光反射至目标物;并对目标反射激光进行反射后传输至所述接收透镜。在其中一个实施例中,高精度的融合算法光学传感器还包括测量激光发射方位角的编码盘。在其中一个实施例中,所述雷达电路板包括MCU,所述MCU连接所述激光发射装置和所述激光接收装置。上述高精度的融合算法光学传感器,雷达电路板根据预设相位算法控制激光发射装置和激光接收装置进行激光测距,得到第一距离数据;根据飞行时间法控制激光发射装置和激光接收装置进行激光测距,得到第二距离数据;以及根据第一距离数据和第二距离数据进行数据融合,得到更精确的测量距离。通过在飞行时间测距法基础上融合高精度的相位测距算法进行雷达测距,替代目前普遍采用的单一飞行时间法测距方案,并且用快速的飞行法一次测距替代低速的多次相位法测距,解决了测量频率和精度不可兼得的矛盾,使高精度的融合算法光学传感器在保持量程不减的基础上同时具备飞行时间法的高测频特性和相位测距法的高精度特性,扩大了光学传感器的应用范围。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一实施例中高精度的融合算法光学传感器的结构框图;图2为一实施例中高精度的融合算法光学传感器的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件时,它可以是直接连接到另一个元件,或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语包括相关所列项目的任何及所有组合。在一个实施例中,如图1所示,提供了一种高精度的融合算法光学传感器,包括激光发射装置110、激光接收装置120和雷达电路板130,雷达电路板130连接激光发射装置110和激光接收装置120;雷达电路板130用于根据预设相位算法控制激光发射装置110和激光接收装置120进行激光测距,得到第一距离数据;根据飞行时间法控制激光发射装置110和激光接收装置120进行激光测距,得到第二距离数据;以及根据第一距离数据和第二距离数据进行数据融合,得到更精确的测量距离;其中,预设相位算法的测距精度高于飞行时间法的测距精度,但预设相位算法的重复测量频率低于飞行时间法。具体地,光学传感器具体可以是激光雷达、激光测距仪等。雷达电路板130可先根据预设相位算法的测距需要对激光发射装置110和激光接收装置120进行频率调制,然后控制激光发射装置110发射激光至目标物,激光接收装置120接收目标本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高精度的融合算法光学传感器,其特征在于,包括激光发射装置、激光接收装置和雷达电路板,所述雷达电路板连接所述激光发射装置和所述激光接收装置;/n所述雷达电路板用于根据预设相位算法控制所述激光发射装置和所述激光接收装置进行激光测距,得到第一距离数据;根据飞行时间法控制所述激光发射装置和所述激光接收装置进行激光测距,得到第二距离数据;以及根据所述第一距离数据和所述第二距离数据进行数据融合,得到更精确的测量距离;其中,所述预设相位算法的测距精度高于所述飞行时间法的测距精度,所述预设相位算法的重复测量频率低于所述飞行时间法。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度的融合算法光学传感器,其特征在于,包括激光发射装置、激光接收装置和雷达电路板,所述雷达电路板连接所述激光发射装置和所述激光接收装置;
所述雷达电路板用于根据预设相位算法控制所述激光发射装置和所述激光接收装置进行激光测距,得到第一距离数据;根据飞行时间法控制所述激光发射装置和所述激光接收装置进行激光测距,得到第二距离数据;以及根据所述第一距离数据和所述第二距离数据进行数据融合,得到更精确的测量距离;其中,所述预设相位算法的测距精度高于所述飞行时间法的测距精度,所述预设相位算法的重复测量频率低于所述飞行时间法。


2.根据权利要求1所述的高精度的融合算法光学传感器,其特征在于,所述激光发射装置包括激光发射器,所述激光发射器连接所述雷达电路板;所述雷达电路板控制所述激光发射器发射激光至目标物。


3.根据权利要求2所述的高精度的融合算法光学传感器,其特征在于,所述激光接收装置包括接收透镜和激光接收器,所述激光接收器连接所述雷达电路板;目标反射激光经所述接收透镜传输至所述激光接收器。


4.根据权利要求3所述的高精度的融合算法光学传感器,其特征在于,所述预设相位算法为相位激光测距法。


5.根据权利要求4所述的高精度的融合算法光学传感器,其特征在于,所述雷达电路板将所述激光发射器调制为第一预设频率,将所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈文东黄杰峰侴智郑以磊
申请(专利权)人:深圳市迈测科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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