激光测距系统及其方法技术方案

本申请涉及一种激光测距系统及其方法。所述系统包括：处理单元、调制信号发生单元、激光驱动单元、激光光源、第一激光接收端、第一接收单元、第二接收单元、导光体、第二激光接收端、第一参考接收单元、第二参考接收单元，处理单元将第一数字信号和第一参考数字信号经过处理后可以得到θ

【技术实现步骤摘要】
激光测距系统及其方法


[0001]本申请涉及激光测距领域，特别是涉及一种激光测距系统及其方法。

技术介绍

[0002]目前激光测距方法包括相位法和脉冲法。相位法测距为提高测距范围通常采用两种或两种以上频率的连续波分时作为激光器的调制激励，通常会分时发射调制频率激励。采用分时发射不同调制频率的激励，可以提高测距范围、测距精度，提高系统抗干扰能力，但也降低了测量频率，其测量频率极低，一般在保证测量精度的前提下的测量频率在10Hz以下。
[0003]但在很多实际应用中，需要高的测距精度和高的测量频率的测距装置，比如在仓储和输送系统中，需要实现高速高精度测量。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够高速高精度的激光测距系统及其方法。
[0005]第一方面，本申请提供了一种激光测距系统。所述系统包括：
[0006]处理单元；
[0007]调制信号发生单元，用于产生双频复合测距信号S
T
，S
T
＝A1cos(2πf1t+θ1)+A2cos(2πf2t+θ1)，f1>f2，L
max
≤c/f2，c代表光速，L
max
代表所述系统的测距最大值；
[0008]激光驱动单元，用于接收信号S
T
并向激光光源输出驱动信号；
[0009]激光光源，用于接收所述激光驱动单元的驱动信号并发出经过调制的发射光；
[0010]发射光学元件，用于准直激光光源发出的所述发射光，经过发射光学元件准直后的所述发射光包括第一部分发射光和第二部分发射光；
[0011]接收光学元件，用于接收经过待测目标反射的接收光；
[0012]第一激光接收端，用于接收经过所述接收光学元件的所述接收光并转换为电流信号；
[0013]第一跨阻放大器，用于将所述电流信号转换为电压信号S
Rm
＝A3cos(2πf1t+θ
21
)+A4cos(2πf2t+θ
22
)；
[0014]第一接收单元，用于将所述S
Rm
信号分离出信号S
m1
并将所述信号S
m1
转换为第一数字信号传输给所述处理单元，S
m1
＝A
m1
cos(2πΔft+θ
21
‑
θ1)；
[0015]第二接收单元，用于将所述S
Rm
信号分离出信号S
m2
并将所述信号S
m2
转换为第二数字信号传输给所述处理单元，S
m2
＝A
m2
cos(2πΔft+θ
22
‑
θ1)；
[0016]导光体，用于将所述第二部分发射光导流到所述第二激光接收端以形成参考光信号；
[0017]第二激光接收端，用于接收经过所述导光体导流的所述第二部分发射光并转换为电流信号；
[0018]第二跨阻放大器，用于将所述电流信号转换为电压信号S
Ra
＝A5cos(2πf1t+θ
11
)+A6cos(2πf2t+θ
12
)；
[0019]第一参考接收单元，用于将所述S
Ra
信号分离出信号S
A1
并将所述信号S
A1
转换为第一参考数字信号传输给所述处理单元，S
A1
＝A
A1
cos(2πΔft+θ
11
‑
θ1)；
[0020]第二参考接收单元，用于将所述S
Ra
信号分离出信号S
A2
并将所述信号S
A2
转换为第二参考数字信号传输给所述处理单元，S
A2
＝A
A2
cos(2πΔft+θ
12
‑
θ1)；
[0021]所述处理单元将所述第一数字信号和所述第一参考数字信号经过处理后可以得到θ
21
‑
θ
11
，所述θ
21
‑
θ
11
代表所述第一接收信号S
Rm1
相对于所述第一参考信号S
Ra1
的相位移角度差值；
[0022]所述处理单元将所述第二数字信号和所述第二参考数字信号经过处理后可以得到θ
22
‑
θ
12
，所述θ
21
‑
θ
11
代表所述第二接收信号S
Rm2
相对于所述第二参考信号S
Ra2
的相位移角度差值；
[0023]所述处理单元计算得出待测目标的距离值L＝[2π*N1+(θ
21
‑
θ
11
)]*c/(4πf2)，其中，N1＝INT(L
2*
f1/c)，L2＝(θ
22
‑
θ
12
)*c/(4πf2)，INT为取整函数。
[0024]第二方面，本申请还提供了一种激光测距方法。所述方法包括以下步骤：
[0025]激光光源发出经过调制的发射光，所述发射光包括第一部分发射光和第二部分发射光，所述第一部分发射光为射向外界以探测待测目标的探测光信号，探所述测光信号包括双频复合的第一探测光信号和第二探测光信号，所述第一探测光信号与第一周期信号对应，所述第二探测光信号与第二周期信号对应，所述第二部分发射光为参考光信号，所述参考光信号包括双频复合的第一参考光信号与第二参考光信号，所述第一参考光信号与所述第一周期信号对应，所述第二参考光信号与所述第二周期信号对应，所述第一周期信号为A1cos(2πf1t+θ1)，所述第二周期信号为A2cos(2πf2t+θ1)；f1>f2，L
max
≤c/f2，c代表光速，L
max
代表所述激光测距方法的测距最大值；
[0026]第一激光接收端接收经过待测目标反射的接收光并转换为电流信号，第一跨阻放大器将所述电流信号转换为电压信号S
Rm
＝A3cos(2πf1t+θ
21
)+A4cos(2πf2t+θ
22
)；
[0027]第二激光接收端接收经过导光体导流的所述第二部分发射光并转换为电流信号，第二跨阻放大器将所述电流信号转换为电压信号S
Ra
＝A5cos(2πf1t+θ
11
)+A6cos(2πf2t+θ
12
)；
[0028]第一接收单元将所述S
Rm
信号分离出信号S
m1
并将所述信号S
m1
转换为第一数字本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光测距系统，其特征在于，所述系统包括：处理单元；调制信号发生单元，用于产生双频复合测距信号S
T
，S
T
＝A1cos(2πf1t+θ1)+A2cos(2πf2t+θ1)，f1>f2，L
max
≤c/f2，c代表光速，L
max
代表所述系统的测距最大值；激光驱动单元，用于接收信号S
T
并向激光光源输出驱动信号；激光光源，用于接收所述激光驱动单元的驱动信号并发出经过调制的发射光；发射光学元件，用于准直激光光源发出的所述发射光，经过发射光学元件准直后的所述发射光包括第一部分发射光和第二部分发射光；接收光学元件，用于接收经过待测目标反射的接收光；第一激光接收端，用于接收经过所述接收光学元件的所述接收光并转换为电流信号；第一跨阻放大器，用于将所述电流信号转换为电压信号S
Rm
＝A3cos(2πf1t+θ
21
)+A4cos(2πf2t+θ
22
)；第一接收单元，用于将所述S
Rm
信号分离出信号S
m1
并将所述信号S
m1
转换为第一数字信号传输给所述处理单元，S
m1
＝A
m1
cos(2πΔft+θ
21
‑
θ1)；第二接收单元，用于将所述S
Rm
信号分离出信号S
m2
并将所述信号S
m2
转换为第二数字信号传输给所述处理单元，S
m2
＝A
m2
cos(2πΔft+θ
22
‑
θ1)；导光体，用于将所述第二部分发射光导流到所述第二激光接收端以形成参考光信号；第二激光接收端，用于接收经过所述导光体导流的所述第二部分发射光并转换为电流信号；第二跨阻放大器，用于将所述电流信号转换为电压信号S
Ra
＝A5cos(2πf1t+θ
11
)+A6cos(2πf2t+θ
12
)；第一参考接收单元，用于将所述S
Ra
信号分离出信号S
A1
并将所述信号S
A1
转换为第一参考数字信号传输给所述处理单元，S
A1
＝A
A1
cos(2πΔft+θ
11
‑
θ1)；第二参考接收单元，用于将所述S
Ra
信号分离出信号S
A2
并将所述信号S
A2
转换为第二参考数字信号传输给所述处理单元，S
A2
＝A
A2
cos(2πΔft+θ
12
‑
θ1)；所述处理单元将所述第一数字信号和所述第一参考数字信号经过处理后可以得到θ
21
‑
θ
11
，所述θ
21
‑
θ
11
代表所述第一接收信号S
Rm1
相对于所述第一参考信号S
Ra1
的相位移角度差值；所述处理单元将所述第二数字信号和所述第二参考数字信号经过处理后可以得到θ
22
‑
θ
12
，所述θ
21
‑
θ
11
代表所述第二接收信号S
Rm2
相对于所述第二参考信号S
Ra2
的相位移角度差值；所述处理单元计算得出待测目标的距离值L＝[2π*N1+(θ
21
‑
θ
11
)]*c/(4πf2)，其中，N1＝INT(L
2*
f1/c)，L2＝(θ
22
‑
θ
12
)*c/(4πf2)，INT为取整函数。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，10f2≤f1≤1000f2。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调制信号发生单元还产生信号S
R1
＝A
R1
cos(2πf2t+2πΔft+θ1)和S
R2
＝A
R2
cos(2πf2t+2πΔft+θ1)。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一接收单元包括：第一带通滤波器、第一混频器、第一信号调理电路和第一模数转换器；所述第一带通滤波器用于将所述S
Rm
信号分离出信号S
Rm1
，S
Rm1
＝A
Rm1
cos(2πf1t+θ
21
)；所述第一混频器用于将所述信号S
R1
和所述信
号S
Rm1
混频，滤除高频分量，得到信号S
m1
；所述信号S
m1
经过所述第一信号调理电路及所述第一模数转换器之后输入到所述处理单元。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二接收单元包括：第二带通滤波器、第二混频器、第二信号调理电路和第二模数转换器；所述第二带通滤波器用于将所述S
Rm
信号分离出信号S
Rm2
，S
Rm2
＝A
Rm2
cos(2πf2t+θ
22
)；所述第二混频器用于将所述信号S
R2
和所述信号S
Rm2
混频，得到信号S
m2
；所述信号S
m2
经过所述第二信号调理电路及所述第二模数转换器之后输入到所述处理单元。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一参考接收单元包括：第三带通滤波器、第三混频器、第三信号调理电路和第三模数转换器；所述第三带通滤波器用于将所述S
Ra
信号分离出信号S
Ra1
，S
Ra1
＝A
Ra1
cos(2πf1t+θ
11
)；所述第三混频器用于将所述信号S
R1
和所述信号S
Ra1
混频，得到信号S
A1
；所述信号S
A1
经过所述第三信号调理电路及所述第三模数转换器之后输入到处理单元。7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二参考接收单元包括：第四带通滤波器、第四混频器、第四信号调理电路和第四模数转换器；所述第四带通滤波器用于将所述S
Ra
信号分离出信号S
Ra2
，S
Ra2
＝A
Ra2
cos(2πf2t+θ
12
)；所述第四混频器用于将所述信号S
R2
和所述信号S
Ra2
混频，得到信号S
A2
；所述信号S
A2
经过所述第四信号调理电路及所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立平，付晶晶，阳立华，
申请(专利权)人：深圳光谦传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：