脈沖式激光測(cè)距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光測(cè)距領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種脈沖式激光測(cè)距方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光測(cè)距，是以激光器作為光源進(jìn)行測(cè)距。由于激光的單色性好、方向性強(qiáng)等特 點(diǎn)，加上電子線路半導(dǎo)體化集成化，與光電測(cè)距儀相比，不僅可以日夜作業(yè)、而且能提高測(cè) 距精度，顯著減少重量和功耗。
[0003] 目前，激光測(cè)距可以分為脈沖式激光測(cè)距和相位式激光測(cè)距。脈沖式激光測(cè)距，測(cè) 距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收，測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí) 間，光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。相位式激光測(cè)距 是用無(wú)線電波段的頻率度激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位 延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)，換算此相位延遲所代表的距離。
[0004] 傳統(tǒng)的脈沖式激光測(cè)距儀，測(cè)量方法采用飛行時(shí)間法，通過(guò)判斷閾值判斷接收的 反射信號(hào)是否有效，使用高精度計(jì)時(shí)芯片完成時(shí)間的計(jì)時(shí)測(cè)量。提高判斷閾值，可以提高一 定的測(cè)距能力。但是，提高時(shí)間測(cè)量的判斷閾值，會(huì)丟失大量的有用信號(hào)，從而損失量程。另 外，在遠(yuǎn)距離或者弱反射目標(biāo)對(duì)的情況下，返回信號(hào)極弱，為了避免誤判斷，此類方法只能 夠降低判斷閾值，降低判斷閾值，勢(shì)必會(huì)引入一些噪聲，影響激光測(cè)距的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種脈沖式激光測(cè)距方法，通過(guò)控 制器輸出具有時(shí)間間隔T的發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)出由具有M-I個(gè)所述時(shí)間間隔T 的M個(gè)激光脈沖組成的激光脈沖序列，從而有效地接收弱反射、剔除噪聲，提高弱反射、遠(yuǎn) 距離激光測(cè)距的準(zhǔn)確性。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] 本發(fā)明所述的脈沖式激光測(cè)距方法，包括以下步驟：
[0008] S1，控制器輸出具有時(shí)間間隔T的發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)射激光脈沖序列， 所述激光序列包括具有M-I個(gè)所述時(shí)間間隔T的M個(gè)激光脈沖；
[0009] S2,回光接收裝置接收所述激光脈沖對(duì)應(yīng)的反射脈沖，時(shí)間芯片記錄接收每個(gè)所 述激光脈沖從發(fā)射到反射接收的飛行時(shí)間Tf以及接收每個(gè)所述反射脈沖的接收絕對(duì)時(shí)間 Ta;所述飛行時(shí)間T f遠(yuǎn)小于所述時(shí)間間隔T ;
[0010] S3,每接收一個(gè)所述反射脈沖就判斷該反射脈沖是否是有效反射脈沖，若有效，則 將該反射脈沖的飛行時(shí)間Tf和接收絕對(duì)時(shí)間Ta都存入所述控制器；若無(wú)效，則繼續(xù)接收下 一個(gè)反射脈沖；
[0011] S4,根據(jù)所述有效反射脈沖的飛行時(shí)間Tf，設(shè)光速為C，計(jì)算出待測(cè)距離D，D = (CX Tf)/2 ；
[0012] 其中，步驟S3中，判斷是否是有效反射脈沖的方法具體包括：
[0013] 將第η個(gè)反射脈沖的接收絕對(duì)時(shí)間Tan與前n-1個(gè)接收的反射脈沖的每個(gè)接收絕 對(duì)時(shí)間T al做（T an-Tal)的運(yùn)算，其中i是1至n-1中的任一個(gè)數(shù)：若（Tan-T al)等于前面n-1 個(gè)接收的所有反射脈沖之間任意一個(gè)所述時(shí)間間隔T或者任意多個(gè)所述時(shí)間間隔T的一級(jí) 運(yùn)算，該反射脈沖為有效反射脈沖；否則，該反射脈沖為無(wú)效反射脈沖。
[0014] 優(yōu)選的是，步驟Sl中所述控制器輸出具有時(shí)間間隔T的發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)，具體包 括：
[0015] S11，時(shí)間間隔隨機(jī)生成器生成基本時(shí)間間隔Tl和隨機(jī)時(shí)間間隔T2,并將所述基 本時(shí)間間隔Tl和所述隨機(jī)時(shí)間間隔T2發(fā)送給所述控制器；
[0016] S12,所述控制器根據(jù)所述基本時(shí)間間隔Tl和所述隨機(jī)時(shí)間間隔T2求出所述時(shí)間 間隔 T :T = T1±T2 ;
[0017] S13,所述控制器每隔所述時(shí)間間隔T輸出一個(gè)發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0018] 優(yōu)選的是，所述基本時(shí)間間隔Tl是固定的，所述隨機(jī)時(shí)間間隔Τ2是隨機(jī)變化的。
[0019] 優(yōu)選的是，所述基本時(shí)間間隔Tl是2ms，所述隨機(jī)時(shí)間間隔T2是絕對(duì)值不大于 Ims的數(shù)值。
[0020] 優(yōu)選的是，步驟S2中回光接收裝置接收所述激光脈沖對(duì)應(yīng)的反射脈沖，具體包 括：
[0021] 設(shè)置接收所述反射脈沖的電壓閾值，若所述反射脈沖的電壓超過(guò)所述電壓閾值， 則接收該反射脈沖；若所述反射脈沖的電壓低于所述電壓閾值，則不接收該反射脈沖。
[0022] 優(yōu)選的是，步驟S4中計(jì)算所述待測(cè)距離D，具體包括：
[0023] S41，所述控制器對(duì)M個(gè)具有時(shí)間間隔T的所述激光脈沖進(jìn)行分組，所述控制器將 所述激光脈沖的時(shí)間間隔T連續(xù)計(jì)數(shù)到Q個(gè)設(shè)為一組，總共分成[M-(Q-I)]組；
[0024] S42,第q組的反射脈沖中，將該組所有有效的反射脈沖的飛行時(shí)間Tf取平均值得 到 Tfq，光速設(shè)為C，那么，第q組的平均距離是Dq = (C X Tfq) /2。
[0025] S43,對(duì)[M- (Q-I)]個(gè)組的每組平均距離Dq再取平均，求出所述待測(cè)距離D，則所述 待測(cè)距離
[0026] 優(yōu)選的是，所述待測(cè)距離D與所述激光脈沖的個(gè)數(shù)M成正比關(guān)系。
[0027] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0028] 1)本發(fā)明通過(guò)控制器輸出具有時(shí)間間隔T的發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)出由具 有M-I個(gè)所述時(shí)間間隔T的M個(gè)激光脈沖組成的激光脈沖序列，從而在判斷是否為有效反 射脈沖的過(guò)程中，有效地接收弱反射、踢除噪聲，提高弱反射、遠(yuǎn)距離激光測(cè)距的準(zhǔn)確性；
[0029] 2)本發(fā)明設(shè)置基本時(shí)間間隔Tl和隨機(jī)時(shí)間間隔T2,為時(shí)間間隔T的種類提供多 樣性，具有很強(qiáng)的剛干擾性，有利于提高接收有效反射脈沖和剔除噪聲的準(zhǔn)確性；基本時(shí)間 間隔Tl是固定的，隨機(jī)時(shí)間間隔T2是隨機(jī)變化的；基本時(shí)間間隔Tl是2ms，隨機(jī)時(shí)間間隔 T2是絕對(duì)值不大于Ims的數(shù)值；進(jìn)一步提高接收有效反射脈沖和剔除噪聲的準(zhǔn)確性；
[0030] 3)本發(fā)明設(shè)置判斷是否接收反射脈沖的電壓閾值，濾除一定的噪聲；
[0031] 4)本發(fā)明通過(guò)控制器對(duì)激光脈沖序列進(jìn)行分組，先求出每組的平均距離是Dq，再 對(duì)[M-(Q-I)]個(gè)組取平均，求出待測(cè)距離D ;多次取平均的計(jì)算，將誤差范圍進(jìn)一步縮小，從 而更利于提高弱反射、遠(yuǎn)距離激光測(cè)距的準(zhǔn)確性。
[0032] 5)本發(fā)明的待測(cè)距離D與激光脈沖的個(gè)數(shù)M成正比關(guān)系，待測(cè)距離D越長(zhǎng)，M越 大，脈沖個(gè)數(shù)越多，脈沖序列越長(zhǎng)，時(shí)間間隔T越多，從而有利于減小長(zhǎng)距離待測(cè)距離D測(cè)距 過(guò)程中的弱反射及噪聲誤差，有利于進(jìn)一步提高遠(yuǎn)距離激光測(cè)距的準(zhǔn)確性。
[0033] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本 發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為本發(fā)明所述的脈沖式激光測(cè)距方法的測(cè)距方法示意圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明所述的脈沖式激光測(cè)距方法的方法流程圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明所述的脈沖式激光測(cè)距方法的制器輸出具有時(shí)間間隔T的發(fā)射驅(qū)動(dòng) 信號(hào)的方法流程圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明所述的脈沖式激光測(cè)距方法的計(jì)算待測(cè)距離D的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文 字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0039] 應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多 個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0040] 本發(fā)明提供一種脈沖式激光測(cè)距方法，如圖1和圖2所示，測(cè)距方法包括：
[0041] S1，控制器輸出具有時(shí)間間隔T的發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)射激光脈沖序列， 所述激光序列包括具有M-I個(gè)所述時(shí)間間隔T的M個(gè)激光脈沖；
[0042] S2,回光接收裝置接收所述激光脈沖對(duì)應(yīng)的反射脈沖，時(shí)間芯片記錄接收每個(gè)所 述激光脈沖從發(fā)射到反射接收的飛行時(shí)間Tf以及接收每個(gè)所述反射脈沖的接收絕對(duì)時(shí)間 Ta;所述飛行時(shí)間T f遠(yuǎn)小于所述時(shí)間間隔T ;
[0043] S3,每接收一個(gè)所述反射脈沖就判斷該反射脈沖是否是有效反射脈沖，若有效，則 將該反射脈沖的飛行時(shí)間Tf和接收絕對(duì)時(shí)間T a都存入所述控制器；若無(wú)效，則繼續(xù)接收下 一個(gè)反射脈沖；
[0044] S4,根據(jù)所述有效反射脈沖的飛行時(shí)間Tf，計(jì)算出待測(cè)距離D ;
[0045] 其中，步驟S3中，判斷是否是有效反射脈沖的方法具體包括：
[0046] 將第η個(gè)反射脈沖的接收絕對(duì)時(shí)間Tan與前n-1個(gè)接收的反射脈沖的每個(gè)接收絕 對(duì)時(shí)間T al做（Tan-Tal)的運(yùn)算，其中，i是1至n-1中的任一個(gè)數(shù)：若（T an-Tal)等于前n-1個(gè) 接收的所有反射脈沖之間任意一個(gè)所述時(shí)間間隔T或者任意多個(gè)所述時(shí)間間隔T的一級(jí)運(yùn) 算，該反射脈沖為有效反射脈沖；否則，該反射脈沖為無(wú)效反射脈沖。
[0047] 上述實(shí)施方式中，控制器必須是大容量控制器，需要對(duì)每個(gè)接收的反射脈沖的接 收絕對(duì)時(shí)間做記錄和保存。飛行時(shí)間T f遠(yuǎn)小于時(shí)間間隔T，是為了避免各個(gè)發(fā)射脈沖、反 射脈沖交叉發(fā)射和接收，避免差生誤差。一級(jí)運(yùn)算，指的是做加的運(yùn)算或者做減的運(yùn)算。例 如，控制器發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)出1〇(Μ= 10)個(gè)激光脈沖組成的激光脈沖序列， 具有9 (M-1 = 10-1 = 9)個(gè)時(shí)間間隔T，那么當(dāng)接收到第6 (η = 6)個(gè)激光脈沖的反射脈沖 時(shí)，將第6個(gè)反射脈沖的接收絕對(duì)時(shí)間Ta6存入