一种激光测距方法及系统技术方案

本申请公开了一种激光测距方法及系统，在未发射线性调频激光信号的情况下，接收环境噪音信号，进行ADC采样得到第一信号；根据第一信号确定初始化的比较器阈值；向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；基于比较器阈值，对回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；对方波信号进行滤波处理，得到目标信号；对目标信号进行峰值检测，从目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；计算目标信号的信噪比数据；若信噪比数据大于或者等于预设阈值，根据第一信号点、第二信号点和第三信号点，确定待测对象对应的测量距离。该方法能够提高测距应用的效率，降低应用成本。本申请可广泛应用于测距技术领域内。本申请可广泛应用于测距技术领域内。本申请可广泛应用于测距技术领域内。

【技术实现步骤摘要】
一种激光测距方法及系统


[0001]本申请涉及测距
，尤其是一种激光测距方法及系统。

技术介绍

[0002]激光测距技术是一种利用激光进行距离测量的技术，其原理是利用激光的高度单色性、高亮度和高调制性能，向待测对象发射激光信号，通过测量激光信号反射回来所需的时间来计算出待测对象与激光发射器之间的距离。单频相位式测距是其中一种常用的技术，它通过测量激光信号的相位差来计算距离。然而，该技术存在相位模糊问题，即当距离过远或距离过近时，相位差会超出限制范围而无法正确测量距离。
[0003]相关技术中，为解决上述问题，一般的相位式测距会采用多把不同频率的测尺交替发射。但此种方法因为多把测尺交替发射需要较长的时间，大大降低了测量频率，在保证测量精度的前提下，测量频率往往被限制在10Hz以下，且系统抗干扰能力比较弱。在当前很多实际应用中，需要具备较高的测距精度以及较快的测量速度的测距系统，比如在仓储和输送系统中，需要实现精确定位及快速测量。现有的测距方法，往往难以满足实际需求，或者对激光脉冲接收回路的要求过高，且数字信号处理复杂，成本昂贵。
[0004]因此，现有技术存在的问题还亟需解决和优化。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于至少一定程度上解决相关技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此，本申请实施例的一个目的在于提供一种激光测距方法及系统。
[0007]为了达到上述技术目的，本申请实施例所采取的技术方案包括：
[0008]一方面，本申请实施例提供了一种激光测距方法，所述方法包括：
[0009]在未发射线性调频激光信号的情况下，接收环境噪音信号；
[0010]对所述环境噪音信号进行ADC采样，得到第一信号；
[0011]根据所述第一信号，确定初始化的比较器阈值；
[0012]向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；
[0013]基于所述比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
[0014]对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；
[0015]对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
[0016]计算所述目标信号的信噪比数据；
[0017]若所述信噪比数据大于或者等于预设阈值，根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；或者，若所述信噪比数据小于所述预设阈值，对所述比较器阈值进行更新，并返回所述向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号的步骤。
[0018]另外，根据本申请上述实施例的一种激光测距方法，还可以具有以下附加的技术特征：
[0019]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述基于所述比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号的步骤之前，所述方法还包括：
[0020]对所述回波信号进行放大处理。
[0021]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述线性调频激光信号为高电平信号和低电平信号交替的激光信号，且所述线性调频激光信号内的高电平信号和低电平信号的交替频率先降低后升高。
[0022]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述基于所述比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号，包括：
[0023]将所述回波信号上的各个待转换信号点和所述比较器阈值进行比较；
[0024]若所述待转换信号点的幅度小于所述比较器阈值，将所述待转换信号点调整为低电平信号点，或者，若所述待转换信号点的幅度大于或者等于所述比较器阈值，将所述待转换信号点调整为高电平信号点。
[0025]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离，包括：
[0026]通过如下公式确定所述待测对象对应的测量距离：
[0027][0028]式中，d
f
表示计算得到的测量距离，a为常数参数，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。
[0029]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述计算所述目标信号的信噪比数据，包括：
[0030]通过如下公式计算所述目标信号的信噪比数据：
[0031][0032]式中，SNR表示信噪比数据，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ表示比较器阈值。
[0033]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述对所述比较器阈值进行更新，包括：
[0034]通过如下公式对所述比较器阈值进行更新：
[0035][0036]式中，λ2表示更新后的比较器阈值，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ1表示更新前的比较器阈值。
[0037]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述第一信号，确定初始化的比较器阈值，包括：
[0038]通过如下公式计算所述第一信号的噪声电平：
[0039][0040]式中，ε表示噪声电平，N表示第一信号中的信号点个数，n表示第一信号中的信号点编号，q(t)表示第一信号；
[0041]根据所述噪声电平，通过如下公式确定初始化的比较器阈值：
[0042]λ0＝bε
[0043]式中，λ0表示初始化的比较器阈值，ε表示噪声电平，b为常数。
[0044]另一方面，本申请实施例提供一种激光测距系统，所述系统包括：
[0045]处理单元、激光驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、比较器单元；所述处理单元通过所述激光驱动单元连接所述激光发射单元，所述激光接收单元连接所述比较器单元，所述比较器单元连接所述处理单元；
[0046]所述处理单元包括：平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块、信噪比计算模块、距离计算模块、ADC采样模块、比较器阈值计算模块和比较器阈值控制模块；
[0047]所述处理单元用于通过所述激光驱动单元驱动所述激光发射单元向待测对象发射线性调频激光信号；
[0048]所述激光接收单元用于接收返回的回波信号，以及在未发射线性调频激光信号的情况下接收环境噪音信号；
[0049]所述比较器单元用于基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
[0050]所述处理单元还用于通过所述平滑滤波器对所述方波信号进行平滑滤波处理，通过所述波形匹配滤波器对进行平滑滤波处理后的信号进行匹配滤波处理，得到目标信号；
[0051]所述峰值检测模块用于对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光测距方法，其特征在于，所述方法包括：在未发射线性调频激光信号的情况下，接收环境噪音信号；对所述环境噪音信号进行ADC采样，得到第一信号；根据所述第一信号，确定初始化的比较器阈值；向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；基于所述比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；计算所述目标信号的信噪比数据；若所述信噪比数据大于或者等于预设阈值，根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；或者，若所述信噪比数据小于所述预设阈值，对所述比较器阈值进行更新，并返回所述向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号的步骤。2.根据权利要求1所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述基于所述比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号的步骤之前，所述方法还包括：对所述回波信号进行放大处理。3.根据权利要求1所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述线性调频激光信号为高电平信号和低电平信号交替的激光信号，且所述线性调频激光信号内的高电平信号和低电平信号的交替频率先降低后升高。4.根据权利要求1所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述基于所述比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号，包括：将所述回波信号上的各个待转换信号点和所述比较器阈值进行比较；若所述待转换信号点的幅度小于所述比较器阈值，将所述待转换信号点调整为低电平信号点，或者，若所述待转换信号点的幅度大于或者等于所述比较器阈值，将所述待转换信号点调整为高电平信号点。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离，包括：通过如下公式确定所述待测对象对应的测量距离：式中，d
f
表示计算得到的测量距离，a为常数参数，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。6.根据权利要求1所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述计算所述目标信号的信噪比数据，包括：通过如下公式计算所述目标信号的信噪比数据：
式中，SNR表示信噪比数据，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ表示比较器阈值。7.根据权利要求1所述的一种激光测距方...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立平，付晶晶，赵路勋，
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：