【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光测量，具体涉及一种用于扩大调频连续波测距范围的测距装置及测距方法。
技术介绍
1、在激光测距中，基于线性调频连续波(linear frequency-modulated continuouswave，lfmcw)进行测距的方式是一种常用的技术。具体而言，基于lfmcw的测距装置在调频周期内向被测物体(也可以称为目标)发射频率线性变化的发射光(即：线性调频连续光)，目标将发射光散射后的形成返回光，并且返回光与发射光发生干涉，产生携带目标的距离信息的干涉信号，对应干涉信号是以固定频率(可以简称为中频频率)变化的正余弦时变信号，通过测量干涉信号的中频频率可以获得目标与测距装置之间的测量距离，并且中频频率与测量距离成正比。
2、在现有技术中，当测量距离较大时，干涉信号的中频频率也较大，测距装置需要设计较高采样速率的处理电路。为了满足较高的采用速率，往往会增加电路设计的复杂性，例如，需要更好的电磁兼容性设计、更大的存储容量和更高的数据传输带宽、以及更严格的时序分析等，从而降低了处理电路的可靠性。
3、另外，根据现有技术得知，测量距离也受到调频周期的限制。为了能够获得较大的测量距离，在另外一种现有技术中，通过减少发射光的调频带宽和扩大调频周期，以实现扩展测距系统的测距范围，虽然该现有技术降低了干涉信号的中频频率，但是该现有技术存在测距分辨率较低的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种用于扩展调频连续波测距
2、为此，本专利技术的第一方面提供一种用于扩展调频连续波测距范围的方法，是利用测距装置测量目标的距离的方法，所述测距装置包括用于将所述测距装置的测距范围划分为多个距离区间的延时网络，所述延时网络包括与所述多个距离区间相匹配的多个预设延时参数，所述用于扩展调频连续波测距范围的方法包括：令测量光输出至所述目标并获取所述目标散射所述测量光形成的返回光；令参考光输入至所述延时网络，以使所述延时网络输出至少一路延时参考光，所述延时参考光具有与所述参考光相匹配的所述预设延时参数；基于所述至少一路延时参考光与所述返回光获得至少一路干涉信号，所述至少一路干涉信号与所述目标位于的所述距离区间相匹配；并且基于所述距离区间和所述至少一路干涉信号获得所述目标的距离。
3、在本专利技术的第一方面提供的一种用于扩展调频连续波测距范围的方法中，通过将测量光输出至目标并获取返回光，将参考光输入延时网络获得至少一路延时参考光，并且与输入延时网络前的参考光相比较，延时参考光具有与参考光相匹配且预设已知的预设延时参数，换言之，延时网络的作用是相当于保持目标的位置不变，变相地将测距装置向靠近目标的方向移动已知的距离，由此能够减少参考光与返回光之间的频率差，也即与参考光和返回光发生干涉形成的干涉信号相比，延时参考光与返回光发生干涉形成的干涉信号的中频频率相应地减小了。另外，在本专利技术的第一方面提供的扩展测距范围的方法中，通过基于判断返回光与至少一路延时参考光是否发生干涉以产生干涉信号，能够将测距范围划分为多个距离区间，由此，当对目标的距离进行测量时，能够获知目标的距离所在的距离区间，从而能够便于选择所匹配的干涉信号计算目标的距离。由此，通过本专利技术第一方面提供的扩展测距范围的方法，能够减少测距装置的处理电路的采样速率及相关电路设计的复杂性，从而能够有利于突破干涉信号的中频频率以及调频带宽和调频周期对测距范围的限制，进而能够扩展测距装置的测距范围，而且由于将测距范围划分成了多个小的距离区间，从而在各个距离区间内，能够有利于通过增大调频带宽，以增大测距的分辨率。
4、另外，根据本专利技术的第一方面所涉及的用于扩展调频连续波测距范围的方法，可选地，所述延时网络包括多路延时路径，各路所述延时路径具有与各个所述距离区间一一对应的所述预设延时参数。在这种情况下，能够根据目标的距离不同，选用具有合适的预设延时参数的延时参考光与返回光发生干涉，例如当目标的距离较小时，能够选用具有较小的预设延时参数的延时参考光与返回光发生干涉，当目标的距离较大时，能够选用具有较大的预设延时参数的延时参考光与返回光发生干涉，从而能够有利于突破干涉信号的中频频率以及调频带宽和调频周期对测距范围的限制，由此能够扩展测距装置的测距范围，而且由于将测距范围划分成了多个小的距离区间，从而在各个距离区间内，能够有利于通过增大调频带宽能够，以增大测距的分辨率。
5、另外，根据本专利技术的第一方面所涉及的用于扩展调频连续波测距范围的方法，可选地，包括基于所述至少一路干涉信号获得用于表征所述延时网络输出的延时参考光是否与所述返回光进行干涉的组合编码，基于所述组合编码获得所述目标位于的所述距离区间。在这种情况下，当对目标的距离进行测量时，测距装置能够通过获取组合编码确定目标的距离所在的距离区间，通过组合编码的形式，有利于通过数字化处理实现扩展测距范围的方法。
6、另外，根据本专利技术的第一方面所涉及的用于扩展调频连续波测距范围的方法，可选地，所述延时网络包括多路延时路径，所述用于扩展调频连续波测距范围的方法包括基于所述多个距离区间将所述多路延时路径划分为至少两类量程路径，所述量程路径与所述至少一个距离区间相匹配；基于所述至少一路干涉信号获得与所述目标位于的所述距离区间相匹配的所述量程路径；基于所述至少一路干涉信号和所述量程路径获得与所述量程路径相匹配的组合编码；并且基于与所述量程路径相匹配的组合编码获得所述目标位于的距离区间。在这种情况下，当对目标的距离进行测量时，能够基于干涉信号初步判断目标的距离所在的量程及对应的量程路径，并能够基于所在的量程确定要使用的延时路径，从而能够减少对干涉信号检测的工作量，及减少组合编码的位数，由此能够提高测距的效率。
7、另外，根据本专利技术的第一方面所涉及的用于扩展调频连续波测距范围的方法，可选地，包括基于所述距离区间获得匹配预设条件的所述预设延时参数作为目标延时参数，所述预设条件为所述干涉信号不小于预设阈值；基于所述目标延时参数、所述至少一路干涉信号、以及所述测量光的系统参数获得所述目标的距离。在这种情况下，当确定了目标的距离所在的距离区间，能够选用符合预设条件的干涉信号来计算目标的距离，由此能够提高测距的准确度。
8、另外，根据本专利技术的第一方面所涉及的用于扩展调频连续波测距范围的方法，可选地，所述预设延时参数配置为使所述距离区间对应的关系曲线中至少一个的关系曲线具有单调区间，并且不同所述距离区间中涉及的所述干涉信号的种类组合是不相同的。由此，能够便于距离区间的划分，简化测量距离的计算过程。
9、本专利技术的第二方面提供一种用于扩展调频连续波测距范围的装置，是用于测量目标的距离的装置，包括：发生模块、用于将所述装置的测距范围划分为多个距离区间的延时网络、耦合模块、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述测距装置用于测量目标的距离且包括延时网络；所述延时网络用于将所述测距装置的测距范围划分为多个距离区间且包括与所述多个距离区间相匹配的多个预设延时参数，所述延时网络接收参考光并输出至少一路延时参考光，所述延时参考光具有与所述参考光相匹配的所述预设延时参数，其中，所述至少一路延时参考光用于与由所述目标散射测量光而形成的返回光获得至少一路干涉信号，所述至少一路干涉信号与所述目标位于的所述距离区间相匹配，所述至少一路干涉信号和所述距离区间用于获取所述目标的距离。
2.根据权利要求1所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，包括发生模块和耦合模块；所述发生模块发射的光波包括所述测量光和所述参考光、或所述测量光和所述参考光由不同的所述发生模块发射；所述耦合模块用于接收所述至少一路延时参考光与所述返回光并输出所述至少一路干涉信号。
3.根据权利要求1所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，包括处理模块，所述处理模块用于基于所述距离区间和所述至少一路干涉信号获得所述目标的距离，其中
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述延时网络包括多路延时路径，所述测距装置包括延时网络光开关，所述延时网络光开关用于关闭或接通相应的所述延时路径或所述延时网络光开关用于组合至少两个所述延时路径以形成新的延时路径。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述延时网络包括多路延时路径，所述延时路径是延时光纤，所述预设延时参数用所述延时光纤的长度进行表示。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述至少一路干涉信号用于获得用于表征所述延时网络输出的延时参考光是否与所述返回光进行干涉的组合编码，所述组合编码用于获得所述目标位于的所述距离区间。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述延时网络包括多路延时路径，所述测距装置包括基于所述多个距离区间将所述多路延时路径划分为至少两类量程路径的量程光开关，所述量程光开关包括输入端和对应不同所述量程路径的多个输出端，所述量程光开关的输出端与相匹配的所述延时路径连接，所述参考光经由所述量程光开关输入至所述延时网络。
8.根据权利要求1所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述预设延时参数使用以下至少一种设置方式：
9.根据权利要求1所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述延时网络包括多路延时路径，各路所述延时路径具有与各个所述距离区间一一对应的所述预设延时参数。
10.一种用于扩大调频连续波测距范围的测距方法，是利用测距装置测量目标的距离的方法，其特征在于，所述测距方法包括：令测量光输出至所述目标并获取所述目标散射所述测量光形成的返回光；令参考光输入至所述测距装置的延时网络，以使所述延时网络输出至少一路延时参考光，其中，所述延时网络用于将所述测距装置的测距范围划分为多个距离区间且包括与所述多个距离区间相匹配的多个预设延时参数，所述延时参考光具有与所述参考光相匹配的所述预设延时参数；基于所述至少一路延时参考光与所述返回光获得至少一路干涉信号，所述至少一路干涉信号与所述目标位于的所述距离区间相匹配；
...【技术特征摘要】
1.一种用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述测距装置用于测量目标的距离且包括延时网络；所述延时网络用于将所述测距装置的测距范围划分为多个距离区间且包括与所述多个距离区间相匹配的多个预设延时参数，所述延时网络接收参考光并输出至少一路延时参考光，所述延时参考光具有与所述参考光相匹配的所述预设延时参数，其中，所述至少一路延时参考光用于与由所述目标散射测量光而形成的返回光获得至少一路干涉信号，所述至少一路干涉信号与所述目标位于的所述距离区间相匹配，所述至少一路干涉信号和所述距离区间用于获取所述目标的距离。
2.根据权利要求1所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，包括发生模块和耦合模块；所述发生模块发射的光波包括所述测量光和所述参考光、或所述测量光和所述参考光由不同的所述发生模块发射；所述耦合模块用于接收所述至少一路延时参考光与所述返回光并输出所述至少一路干涉信号。
3.根据权利要求1所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，包括处理模块，所述处理模块用于基于所述距离区间和所述至少一路干涉信号获得所述目标的距离，其中，基于所述距离区间获得匹配预设条件的所述预设延时参数作为目标延时参数，所述预设条件为所述干涉信号不小于预设阈值，基于所述目标延时参数、所述至少一路干涉信号、以及所述测量光的系统参数获得所述目标的距离。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述延时网络包括多路延时路径，所述测距装置包括延时网络光开关，所述延时网络光开关用于关闭或接通相应的所述延时路径或所述延时网络光开关用于组合至少两个所述延时路径以形成新的延时路径。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于扩大调频连续波测距范围的测距装置，其特征在于，所述延时网络...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁志明，冯福荣，张和君，林海亮，吴兴发，廖学文，陈源，刘怡，张海叶，
申请(专利权)人：深圳市中图仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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