一种相位式激光测距电路及测距方法技术

本发明专利技术公开了一种相位式激光测距电路，其两个高频信号合成器分别产生各自的主振信号和本振信号，其中第一主振信号经调制发射电路使激光器发射激光信号，第二主振信号传输给第二混频滤波电路，第一和第二本振信号分别传输给第一和第二混频滤波电路。激光回波信号由光电接收电路接收再经信号调理并传输给第一混频滤波电路。分别通过第一和第二混频滤波电路对各自接收到的信号进行混频滤波以分别获取测距信号和参考信号，最后对测距信号和参考信号采用差频测相法检测发射信号与接收信号之间的相位差，进而获取激光测距结果。该激光测距电路克服了现有非接触式测距技术的稳定性方向性不足以及技术复杂的缺陷，在简化测距电路的同时提升了其性能。路的同时提升了其性能。路的同时提升了其性能。

【技术实现步骤摘要】
一种相位式激光测距电路及测距方法


[0001]本申请涉及非接触式测距
，更具体地，涉及一种相位式激光测距电路及测距方法。

技术介绍

[0002]目前测距技术已广泛应用于军事、民用和工业等方面，非接触式的测距方法主要有超声波测距、激光测距、射频电磁波测距等。
[0003]超声波测距主要通过发送超声波脉冲方式，测量发送脉冲与接收脉冲之间的时间差来测量距离，其稳定性和方向性较差，一般的超声波测距仪存在受环境天气因素影响大、测量距离较近等问题。
[0004]射频电磁波测距(如毫米波雷达)常用于汽车的防碰撞和自动巡航系统中，存在测距技术复杂，制造成本高等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种相位式激光测距电路及测距方法，用以克服现有非接触式测距技术的稳定性方向性不足以及技术复杂等的缺陷，在简化测距电路的同时提升了其性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种相位式激光测距电路，包括：单片机、第一高频信号合成器、第二高频信号合成器、调制发射电路、光电接收电路、信号调理电路、第一混频滤波电路和第二混频滤波电路；
[0007]所述单片机用于控制所述第一高频信号合成器产生第一主振信号和第二主振信号，将所述第一主振信号传输给所述调制发射电路并将所述第二主振信号传输给所述第二混频滤波电路；所述单片机还用于控制所述第二高频信号合成器产生第一本振信号和第二本振信号，将所述第一本振信号传输给所述第一混频滤波电路并将所述第二本振信号传输给所述第二混频滤波电路；
[0008]所述调制发射电路用于将获取的所述第一主振信号转化为激光信号并向电路外部的障碍物发射；
[0009]所述光电接收电路用于接收经由所述障碍物反射回来的激光回波信号并将其转化为电流信号；
[0010]所述信号调理电路用于将所述电流信号进行信号调理并将调理后的接收信号传输给所述第一混频滤波电路；
[0011]所述第一混频滤波电路用于将调理后的接收信号和所述第一本振信号进行混频滤波以获取测距信号；所述第二混频滤波电路用于将所述第二主振信号和所述第二本振信号进行混频滤波以获取参考信号；
[0012]所述单片机还用于获取所述测距信号和所述参考信号，并基于信号相位差的计算以获取激光测距结果。
[0013]进一步地，所述第一高频信号合成器和所述第二高频信号合成器均为直接数字频率合成器。
[0014]进一步地，所述第一高频信号合成器和所述第二高频信号合成器共用一个外部时钟。
[0015]进一步地，所述调制发射电路将所述第一主振信号加上偏置电压并转化为电流调制信号注入到激光二极管，使所述激光二极管发射的光强随着所述电流调制信号的变化而变化。
[0016]进一步地，所述光电接收电路采用雪崩二极管。
[0017]进一步地，所述信号调理电路包括放大滤波电路；
[0018]所述放大滤波电路包括放大电路和滤波电路；
[0019]所述放大电路包括跨阻放大电路和主放大电路，所述电流信号经由所述跨阻放大电路转化放大为电压信号，所述主放大电路将所述电压信号进一步放大；
[0020]所述滤波电路将进一步放大的电压信号进行窄带带通选频滤波去噪处理。
[0021]进一步地，所述信号调理电路还包括增益控制电路，所述增益控制电路用于对电压信号的放大倍数进行控制。
[0022]进一步地，所述单片机还用于获取所述测距信号和所述参考信号，并基于信号相位差的计算以获取激光测距结果具体包括：
[0023]所述单片机利用其自带的ADC对所述测距信号和所述参考信号进行A/D采集，并分别对采集后的信号作快速傅里叶变换，计算出这两路信号的相位差，并转化为对应的距离。
[0024]进一步地，还包括通信电路；
[0025]所述单片机通过所述通信电路将所述激光测距结果传输给电路外部的工程机械主控制系统。
[0026]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种相位式激光测距方法，包括：
[0027]由两个高频信号合成器分别产生各自的主振信号和本振信号，其中的第一主振信号经调制发射电路使激光器向电路外部的障碍物发射激光信号，第二主振信号传输给第二混频滤波电路，第一和第二本振信号分别传输给第一和第二混频滤波电路；
[0028]接收经由所述障碍物反射回的激光回波信号，经信号调理后传输给第一混频滤波电路；
[0029]分别通过第一和第二混频滤波电路对各自接收到的信号进行混频滤波以分别获取测距信号和参考信号；
[0030]对测距信号和参考信号采用差频测相法以获取发射信号与接收信号之间的相位差，进而获取激光测距结果。
[0031]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0032]本专利技术通过其两个高频信号合成器分别产生各自的主振信号和本振信号，其中第一主振信号经调制发射电路使激光器发射激光信号，第二主振信号传输给第二混频滤波电路，第一和第二本振信号分别传输给第一和第二混频滤波电路。激光回波信号由光电接收电路接收再经信号调理并传输给第一混频滤波电路。分别通过第一和第二混频滤波电路对各自接收到的信号进行混频滤波以分别获取测距信号和参考信号，最后对测距信号和参考
信号采用差频测相法检测发射信号与接收信号之间的相位差，进而获取激光测距结果。该激光测距电路克服了现有非接触式测距技术的稳定性方向性不足以及技术复杂的缺陷，在简化测距电路的同时提升了其性能。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需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。
[0034]图1为本申请实施例提供的一种相位式激光测距电路的电路示意图；
[0035]图2为本申请实施例提供的高频信号合成器进行信号源合成输出模拟信号的流程示意图；
[0036]图3为本申请实施例提供的两块DDS芯片共用一个外部时钟且与单片机进行串口通信的电路示意图；
[0037]图4为本申请实施例提供的一种粗精测整合测距的相位式激光测距方法的流程示意图。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细地说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0039]本申请的说明书、权利要求书或说明书附图中的术语“第一”、“第二”或“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序的。此外，术语“包括”或“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相位式激光测距电路，其特征在于，包括：单片机、第一高频信号合成器、第二高频信号合成器、调制发射电路、光电接收电路、信号调理电路、第一混频滤波电路和第二混频滤波电路；所述单片机用于控制所述第一高频信号合成器产生第一主振信号和第二主振信号，将所述第一主振信号传输给所述调制发射电路并将所述第二主振信号传输给所述第二混频滤波电路；所述单片机还用于控制所述第二高频信号合成器产生第一本振信号和第二本振信号，将所述第一本振信号传输给所述第一混频滤波电路并将所述第二本振信号传输给所述第二混频滤波电路；所述调制发射电路用于将获取的所述第一主振信号转化为激光信号并向电路外部的障碍物发射；所述光电接收电路用于接收经由所述障碍物反射回来的激光回波信号并将其转化为电流信号；所述信号调理电路用于将所述电流信号进行信号调理并将调理后的接收信号传输给所述第一混频滤波电路；所述第一混频滤波电路用于将调理后的接收信号和所述第一本振信号进行混频滤波以获取测距信号；所述第二混频滤波电路用于将所述第二主振信号和所述第二本振信号进行混频滤波以获取参考信号；所述单片机还用于获取所述测距信号和所述参考信号，并基于信号相位差的计算以获取激光测距结果。2.如权利要求1所述的相位式激光测距电路，其特征在于，所述第一高频信号合成器和所述第二高频信号合成器均为直接数字频率合成器。3.如权利要求2所述的相位式激光测距电路，其特征在于，所述第一高频信号合成器和所述第二高频信号合成器共用一个外部时钟。4.如权利要求1所述的相位式激光测距电路，其特征在于，所述调制发射电路将所述第一主振信号加上偏置电压并转化为电流调制信号注入到激光二极管，使所述激光二极管发射的光强随着所述电流调制信号的变化而变化。5.如权利要求1所述的相位式激光测距电路，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾庆辉，冯建凡，李羽佳，戚先锋，黄海徽，
申请(专利权)人：湖北三江航天万峰科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：