CN103299155B - 一种测距方法及*** - Google Patents

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Abstract

一种测距方法，包括以下步骤：利用频率随时间连续变化的调制信号调制测量光束（S101）；发射经过调制的测量光束至被测物体（S102）；接收反射回来的测量光束并转化为测量信号（S103）；将调制信号于接收所述测量光束时的频率与所述测量信号的频率作比较，求出测量光束在空中行走的时间，从而确定出被测距离（S104）。以及采用上述方法的测距***。本测距方法及***简单、实用，测距精确。<!--1-->

Description

一种测距方法及***
技术领域
本发明属于测绘技术领域，尤其涉及一种测距方法及***。
背景技术
二十世纪八十年代以来，半导体激光器和数字电路取得长足发展。以之为基础的激光测距技术越来越广泛应用于电力、水利、通讯、环境、建筑、警务、消防、***、航海、铁路、军事反恐等领域。
在脉冲激光测距时间间隔测量中，一般采用数字时钟直接计数法来计算激光发射脉冲与接收脉冲之间的时间间隔，从而获得被测目标的距离。由于被测时间间隔是随机的，这样计数器所记时钟周期个数存在误差，影响测距精度。
而相位测量需要一个内光路参考信号，这样使测距装置的内部结构及控制方法复杂化，增加了测距装置的制造成本，亦不利于测距装置往小型化发展。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种测距方法，旨在解决现有测距方法复杂的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种测距方法，包括以下步骤：
利用频率随时间连续变化的调制信号调制测量光束；
发射经调制的测量光束至被测物体；
接收反射回来的测量光束并转化为测量信号；
将调制信号于接收所述测量光束时的频率与所述测量信号的频率作比较，确定出被测距离。
本发明实施例的另一目的在于提供一种测距***，所述测距***包括用以发射测量光束的发射装置以及用以接收反射回来的测量光束并转化为测量信号的接收装置，其特征在于，所述测距***还包括使所述测量光束的频率随时间连续变化的调制器、将所述调制器于接收所述测量光束时产生的调制信号的频率与所述测量信号的频率作比较的混频器以及根据所比较的结果确定出被测距离的处理器。
本发明实施例先利用频率随时间连续变化的调制信号调制测量光束，接着发射经调制的测量光束至被测物体，尔后接收反射回来的测量光束并将其转化为测量信号，将调制信号于该接收时刻的频率与所述测量信号的频率作比较，由此确定出被测距离，本测距方法及***简单，实用，测距精确。
附图说明
图1是本发明实施例提供的测距方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的测距***的结构原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例先利用频率随时间连续变化的调制信号调制测量光束，接着发射经调制的测量光束至被测物体，尔后接收反射回来的测量光束并将其转化为测量信号，将调制信号于该接收时刻的频率与所述测量信号的频率作比较，由此确定出被测距离，本测距方法及***简单、实用，测距精确。
下面以激光为例对本发明的实现进行详细描述。
图1示出了本发明实施例提供的测距方法的实现流程，详述如下：
在步骤S101中，利用频率随时间连续变化的调制信号调制测量光束；
本发明实施例利用一个频率随时间线性变化的调制信号ω＝f(t)＝αt+β调制激光。当然，还可以利用频率随其它函数连续变化的调制信号调制激光，如一个完整周期的正切或余切函数。
在步骤S102中，发射经调制的测量光束至被测物体；
本发明实施例由激光发射装置将经调制的测量光束发射至被测物体。
在步骤S103中，接收反射回来的测量光束并转化为测量信号；
本发明实施例由激光接收装置接收经被测物体反射回来的测量光束，同时将所接收的测量光束转化为测量信号。
在步骤S104中，将调制信号于接收所述测量光束时的频率与所述测量信号的频率作比较，确定出被测距离。
本发明实施例将调制信号于接收所述测量光束时的频率ω2＝f(t2)＝αt2+β与所述测量信号的频率ω1＝f(t1)＝αt1+β作比较，从而确定出被测距离。根据调制信号于接收所述测量光束时的频率ω2＝f(t2)＝αt2+β与所述测量信号的频率ω1＝f(t1)＝αt1+β，可以获知接收测量光束的时刻t2与发射测量光束的时刻t1之差此为测量光束于空中行走的时间，其中ω2-ω1为接收所述测量光束时的调制信号与所述测量信号混频后所形成信号的频率。在此将混频后所形成信号的频率输入至处理器，求出测量光束于空中行走的时间并结合光速即可确定出被测距离。
为便于比较出ω1与ω2之差，保证测量精度，本发明实施例使频率变化的速度大于等于10MHz/s，即α≥10MHz/s。
图2示出了本发明实施例提供的测距***的结构原理，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
本测距***包括用以发射测量光束的发射装置1，用以接收反射回来的测量光束并转化为测量信号的接收装置2，使所述测量光束的频率随时间连续变化的调制器3，将所述调制器于接收所述测量光束时产生的调制信号的频率与所述测量信号的频率作比较的混频器6以及根据所比较的结果确定出被测距离的处理器4。由此可知本***结构简单、可靠，且测量精确。
为简化本测距***，可将所述混频器6集成于所述接收装置2。所述调制器3将其产生的调制信号实时输送至所述接收装置2，与所述测量信号作减平均运算处理，所述处理器4根据减平均运算处理后的结果实时更新被测距离，使本测距***应用更加广泛。
本发明实施例中所述调制器3具有一用以产生所述调制信号的信号发生单元31。所述接收装置2优选为雪崩光电二极管。经所述混频器6处理后的频率信号由放大器5放大后输送至所述处理器4，便于所述处理器4识别、处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测距方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
利用频率随时间连续变化的调制信号调制测量光束；
发射经调制的测量光束至被测物体；
接收反射回来的测量光束并转化为测量信号；
将调制信号于接收所述测量光束时的频率与所述测量信号的频率作比较，确定出被测距离，具体为：根据调制信号于接收所述测量光束时的频率与所述测量信号的频率，将所述调制信号的频率与所述测量信号的频率作减平均运算处理，获知接收测量光束的时刻与发射测量光束的时刻之差，此为测量光束于空中行走的时间，求出测量光束于空中行走的时间并结合光速确定出被测距离。
2.如权利要求1所述的测距方法，其特征在于，所述调制信号的频率随时间线性变化。
3.如权利要求1或2所述的测距方法，其特征在于，所述频率变化的速度大于等于10MHz/s。
4.一种测距***，包括用以发射测量光束的发射装置以及用以接收反射回来的测量光束并转化为测量信号的接收装置，其特征在于，所述测距***还包括使所述测量光束的频率随时间连续变化的调制器、将所述调制器于接收所述测量光束时产生的调制信号的频率与所述测量信号的频率作比较的混频器以及根据所比较的结果确定出被测距离的处理器，所述混频器集成于所述接收装置，所述调制器将其产生的调制信号实时输送至所述接收装置，与所述测量信号作减平均运算处理，获知接收测量光束的时刻与发射测量光束的时刻之差，此为测量光束于空中行走的时间，并结合光速确定出被测距离。
5.如权利要求4所述的测距***，其特征在于，所述接收装置为雪崩光电二极管。
6.如权利要求4所述的测距***，其特征在于，所述调制器具有一用以产生所述调制信号的信号发生单元。
7.如权利要求4～6中任一项所述的测距***，其特征在于，经所述混频器处理后的频率信号由放大器放大后输送至所述处理器。
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