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      使用脈沖電磁波的測距裝置和方法

      文檔序號:5886872閱讀:620來源:國知局
      專利名稱:使用脈沖電磁波的測距裝置和方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及根據(jù)傳播時間間隔法確定一個目標的距離的測量精度的改進,具體地是涉及使用脈沖電磁波的測距裝置和方法,使用該裝置和方法即使在距離很小時也可以進行高速響應的精確測距。
      例如,美國專利5,054,911中公開了脈沖型的光波測距儀。
      根據(jù)該儀器,投射給目標的光波的一部分用作參考光波,并允許其通過預定長度的光路,但不穿過該目標。當光波被目標反射回時,獲得反射波,參考波由單獨的接收器接收。根據(jù)參考波接收時間和反射波接收時間之間的時間差確定該目標與儀器之間的距離,其中在參考波接收時間由接收器接收參考波,而在反射波接收時間由同一接收器接收反射波。
      順便提及,如圖24中所示,當儀器與目標之間的距離很小時,參考波“S”在時間軸上的位置可能緊接近于反射波“R”。在這種情況下,無疑將很難將參考波“S”與反射波“R”清楚分開,因此存在測量精度低的問題。為了避免這樣的問題,建議是將具有預定長度的光纖引入反射波的光路里,并將反射波的接收延遲一個延遲時間“Td”,這樣反射波“R”就在時間軸上與參考波“S”分割開,如圖24中虛線所示。借此,所述距離可以根據(jù)接收反射波和參考波之間的時間差“Ts-R”和所述延遲時間“Td”確定。
      然而,目標的反射率根據(jù)目標表面的色彩,即表面色為白還是黑而改變。此外,反射率還根據(jù)目標表面的表面狀況,即目標表面是鏡面反射表面還是漫反射表面而改變。因此,當反射率很小時,就要擔心由于讓反射波穿過光纖而引起的相當大的光損失。而且不言而喻,隨著光纖長度的增加,光損失問題將變得更加嚴重。另一方面,帶來信噪比的惡化。舉例來說,為了防止信噪比的惡化,可以建議增加放大器或增加投射給目標的光波量。然而,這將導致測距儀成本的增加。此外,還存在另外的問題,即使測距儀變得結(jié)構(gòu)龐大而復雜。
      更具體來講,該測距裝置包括一個單獨的投射器,用于將電磁波投射給一個目標;一個位于該投射器和目標之間的分支裝置,用于從電磁波中分出一個參考波;一個單獨的接收器,用于接收參考波和在電磁波從目標反射回時接收反射波;一個為參考波引入一個光路的延遲裝置,從分支裝置延伸到接收器而不穿過目標,用于為延遲參考波的接收時間提供一個延遲時間,在該延遲時間由接收器接收參考波,使得參考波接收時間與電磁波投射時間之間的第一時間周期長于投射時間與反射波接收時間之間的第二時間周期;以及一個處理器,用于根據(jù)接收器的輸出計算參考波接收時間和反射波接收時間之間的時間差,并根據(jù)時間差和延遲時間確定測距裝置與目標之間的距離。
      根據(jù)本發(fā)明的測距裝置,由于參考波接收時間比反射波接收時間延遲了延遲時間,因此防止如圖24中所示的參考波與反射波重疊從而不能準確測量距離的麻煩的發(fā)生。具體來講,由于維持高強度參考波相對地容易,因此由于允許參考波穿過象光纖這樣的延遲裝置而延遲了參考波接收時間所引起的參考波光損失并沒有對距離測量精度產(chǎn)生大的影響。
      當所述電磁波是光時,最好是用具有預定長度的光纖或若干排列以便延長參考波光路的反光鏡提供延遲裝置。在使用光纖的情況下,可以根據(jù)光纖長度得到期望的延遲時間。在使用反光鏡的情況下,可以在即使有環(huán)境溫度變化等干擾因素的情況下穩(wěn)定地提供延遲時間。
      此外,最好是延遲裝置包括僅用于從分支裝置接收參考波的參考波接收設(shè)備;用于延遲來自參考波接收設(shè)備的輸出信號的延遲電路;和用于向接收器提供延遲電路輸出的參考波發(fā)射裝置。該實施例有效地減小了本發(fā)明的測距裝置的尺寸。
      最好是延遲裝置包括用于改變延遲時間的延遲時間調(diào)節(jié)器。在這種情況下,由于可以根據(jù)被測距離選擇適當?shù)难舆t時間,所以可以用改善響應速度精確地確定距離。
      還最好是該測距裝置進一步包括溫度補償部件,用于補償由環(huán)境溫度變化引起的延遲時間波動。在這種情況下,可以穩(wěn)定地維持測量精度,而不受環(huán)境溫度的影響。
      當電磁波是光時,該測距裝置最好進一步包括光量調(diào)節(jié)器,用于調(diào)節(jié)由接收器接收的反射波和參考波中的至少一個的光量。由于調(diào)節(jié)反射波和/或參考波的光量有效的減少了噪聲分量,所以可以改善信噪比并且可以更加精確地確定距離。
      最好是處理器允許投射器向目標多次投射電磁波,并根據(jù)接收器在電磁波的每一次投射時提供的輸出計算參考波接收時間和反射波接收時間之間的平均時間差,以便根據(jù)平均時間差和延遲時間確定距離。該實施例尤其是在需要高精度確定距離時有用。此外,該實施例最好是在通過使用臨時確定的延遲時間進行粗略確定距離的初步測量時使用,然后根據(jù)初步測量結(jié)果調(diào)整用于精確測量距離的實際測量的延遲時間。
      延遲裝置最好是提供比允許電磁波穿過測距裝置的最大可測距離的兩倍距離所要求的周期還要長的延遲時間。當被測距離小于最大可測距離時,仍可以確保反射波與參考波分開。
      本發(fā)明的進一步目的是提供使用脈沖電磁波的測距方法,通過該方法可以實現(xiàn)如上所述的相同有益效果。具體來講,該方法包括以下步驟從一個單獨的投射器向目標投射電磁波;利用接收器在所述電磁波從所述目標反射回時接收反射波;通過同一接收器,接收在所述電磁波到達目標前從電磁波分出的參考波;以及根據(jù)接收器的輸出確定離目標的距離;其中該方法的特征在于,由接收器接收參考波的參考波接收時間被延遲時間進行延遲,使得從投射器發(fā)射電磁波的電磁波投射時間與反射波接收時間之間的第一時間周期長于投射時間與由接收器接收反射波的反射波接收時間之間的第二時間周期,并且根據(jù)延遲時間和參考波接收時間與反射波接收時間之間的時間差確定離目標的距離。
      在上述方法中,最好是根據(jù)與目標的距離大或小改變延遲時間。通過選擇適當?shù)难舆t時間,可以有效地進行測距。
      此外,最好是通過使用臨時確定的延遲時間進行粗略確定與目標距離的初步測量,然后根據(jù)初步測量結(jié)果調(diào)整用于精確測量距離的實際測量的延遲時間。由于所述初步測量結(jié)果對于選擇適當?shù)难舆t時間很有用,所以可以順利地用高精度進行實際測量。具體來講,推薦在下述時候執(zhí)行所述初步測量在實際測量中向目標多次投射電磁波,并根據(jù)接收器在電磁波的每次投射時提供的輸出計算參考波接收時間和反射波接收時間之間的平均時間差,以致根據(jù)平均時間差和延遲時間確定距離。
      此外,最好是通過使用臨時確定的延遲時間進行粗略確定與目標的距離的初步測量,然后根據(jù)初步測量結(jié)果調(diào)整用于精確測量距離的實際測量的由接收器接收述反射波和參考波中的至少一個的光量。通過選擇所述反射波和/或參考波的適當?shù)墓饬浚梢杂酶纳频男旁氡鹊卮_定距離。
      通過下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述,本發(fā)明的這些和其它目的及優(yōu)點將變得更加清楚。


      圖1表示該實施例的測距裝置。附圖標記1表示用于根據(jù)驅(qū)動電路7的輸出發(fā)射脈沖激光的投射器,例如半導體激光器。所發(fā)射的激光的一部分被象分光鏡10這樣的分支裝置分出來作為參考波,而其余穿過光束分路器。穿過光束分路器10的激光被目標9反射,提供一個反射波。反射波穿過一個透鏡(未示出)由象光電二極管這樣的接收器2接收。另一方面,參考波穿過光纖8由同一接收器2接收,光纖8用作稍后將解釋的延遲裝置。因此,從由單一投射器1提供的脈沖激光獲得參考和反射波,并在不同的時序(timing)由單一接收器2接收。
      放大器3將接收器2的輸出放大。然后放大的輸出發(fā)送給屏蔽部件4,用于有選擇地產(chǎn)生參考波分離屏蔽和反射波分離屏蔽。當所述屏蔽部件4產(chǎn)生參考波分離屏蔽時,僅對應于所述參考波的信號分量可以穿過參考波分離屏蔽。相反地,當屏蔽部件4產(chǎn)生反射波分離屏蔽時,僅對應于反射波的信號分量可以穿過所述反射波分離屏蔽??梢允褂媚M開關(guān)或選通電路對所述參考波分離屏蔽和反射波分離屏蔽的生成進行切換。
      屏蔽部件4的輸出輸入給計數(shù)電路5。計數(shù)電路5具有時鐘功能。即,計數(shù)電路5在產(chǎn)生參考波分離屏蔽周期內(nèi)測量從投射器1投射激光的激光投射時間與由接收器2接收參考波的參考波接收時間之間的第一時間周期(T1),并在產(chǎn)生所述反射波分離屏蔽的周期內(nèi),測量激光投射時間與由接收器2接收反射波的反射波接收時間之間的第二周期(T2)??梢杂伤鲇嫈?shù)電路5控制參考波分離屏蔽和反射波分離屏蔽之間的選擇。
      順便提及,如圖2A中所示,當裝置與目標9之間的距離很小時,參考脈沖波S在時間軸上的位置可能緊接近反射脈沖波R。因此,很難將所述反射脈沖波S和參考脈沖波R彼此分開。在本實施例中,在參考波光路里引入了光纖8,從光束分路器10延伸到接收器2,而不穿過目標9。由于光纖8具有比裝置和目標9之間距離充分大的長度,所以參考波接收時間比反射波接收時間延遲。因此,如圖2B中所示,光纖8起到延遲裝置的作用,為延遲參考波接收時間提供延遲時間(Td),這樣以致參考波接收時間和激光器光投射時間之間的第一時間周期(T1)比激光投射時間和反射波接收時間之間的第二時間周期(T2)長。通過引入光纖8作為延遲裝置,可以防止反射脈沖波R與參考脈沖波S重疊的情形,因此即使在裝置與目標之間的距離比較小時,也可以精確地確定距離。
      第一時間時期(T1)等于象接收器2的響應時間這樣的時間分量(Ts)與上述延遲時間(Td)的總和,即Ts+Td。第二時間周期(T2)等于時間分量(Ts)與隨裝置與目標9之間距離而改變的時間分量(TL)的總和,即Ts+TL。由此可理解為,反射波接收時間與參考波接收時間之間的差(T1-T2)等于“Td-TL”。因此,時間分量TL可以通過“Td-(T1-T2)”確定。
      為了進一步改善測量精度,上述用于測量第一和第二時間周期的步驟最好是重復規(guī)定的次數(shù)(N)。例如,當所規(guī)定的次數(shù)(N)是10000時,第一和第二時間周期中的每一個的測量被執(zhí)行10000次,于是求得了對應于被測量了10000次的第一時間周期的總和的第一累積時間(S1)和對應于被測量了10000次的第二時間周期的總和的第二累積時間(S2)。由計數(shù)電路5測量的第一和第二累積時間被發(fā)送到處理器6。在處理器6中,根據(jù)第一和第二累積時間(S1,S2)、規(guī)定的次數(shù)(N)和延遲時間(Td)確定裝置和目標9之間的距離。也就是說,距離可以根據(jù)延遲時間(Td)和參考波接收時間和反射波接收時間之間的平均時間差精確地確定,其中平均時間差是通過計算(S1-S2)/N得到的。
      圖3是上述測距方法的示意流程圖。日本專利申請2001-124855 A公開的用于控制來自投射器2的脈沖激光的發(fā)射定時(timing)的屏蔽部件4、計數(shù)電路5、處理器6和驅(qū)動電路7可以用于本發(fā)明的測距裝置。
      順便提及,當具有定長的光纖8用作延遲裝置、并且裝置和目標9之間的距離幾乎等于光纖的定長時,就要擔心參考脈沖波與反射脈沖波在時間軸上重疊。在這種情況下,光纖8的整體長度最好是大于測距裝置的最大可測距離的兩倍。換言之,即光纖8的整體長度最好是確定為提供比允許激光穿過兩倍于測距裝置的最大可測距離的距離所要求的時間周期更長的延遲時間。
      另一方面,當最大可測距離比較長時,光纖8的延長長度可能導致測距裝置尺寸的增加。在這種情況下,最好是當參考脈沖波與反射脈沖波重疊時,對從光路去掉光纖8的延遲裝置使用轉(zhuǎn)換機構(gòu),或使用另一種具有稍后將說明的延遲時間調(diào)節(jié)器的延遲裝置。
      在利用光纖8作為延遲裝置的情況下,最好是使用具有極小熱膨脹系數(shù)的光學材料的光纖,例如石英。這可以將環(huán)境溫度的影響最小化。此外,作為光纖,“S1”型和“G1”型大體上是已知的。在本發(fā)明中,最好是使用“G1”型光纖,以便精確地設(shè)定延遲時間。
      另外,可以使用多個排列的反光鏡80作為延遲裝置8,以便延長參考波的光路,或使用光波導作為延遲裝置8,如圖4A和4B中所示。此外,如圖5中所示,延遲裝置最好是電氣延遲部件,包括僅用于從光分路器10接收參考波的參考波接收裝置81;用于將參考波接收設(shè)備提供的輸出信號延遲要求的周期的延遲電路82;以及用于向接收器2提供延遲電路的輸出的參考波發(fā)射裝置83。
      當光纖8用作延遲裝置時,光纖的長度隨環(huán)境溫度變化所引起的光纖的熱膨脹和收縮而波動,因此擔心延遲時間(Td)的變化對測量精度的影響。在這種情況下,如圖6中所示,最好是使用補償電路12,用于根據(jù)由測溫器11檢測的溫度值補償延遲時間(Td)。環(huán)境溫度的影響可以以實時方式補償。
      例如,如圖7和8A中所示,由熱膨脹和收縮所引起的光纖8的長度變化還可以使用距離調(diào)節(jié)器13補償,距離調(diào)節(jié)器13根據(jù)由測溫器11檢測的溫度值控制光纖8的一端與接收器2之間的距離。另外,如圖8B所示,由熱膨脹和收縮所引起的光纖8的長度變化可以通過根據(jù)由所述測溫器11檢測的溫度值在光纖8的端部與所述接收器2之間的一個位置插入具有不同長度的半透明構(gòu)件(例如14a,14b,14c)之一進行補償。此外,如圖8C中所示,由熱膨脹和收縮引起的光纖8長度變化可以通過根據(jù)由測溫器11檢測的溫度值在光纖8的端部與接收器2之間的一個位置插入具有不同折射率的延遲構(gòu)件(例如15a,15b,15c)之一補償。當參考波接收時間被電氣延遲時,如上面參照圖5所闡明的,最好是根據(jù)檢測的溫度值精細調(diào)整延遲時間。
      為用作接收器2的光電二極管提供溫度補償部件也是有效的。例如,在圖9示出的實施例中,測溫器(即溫度傳感器11)檢測環(huán)境溫度以輸出一個模擬數(shù)據(jù)。該模擬數(shù)據(jù)通過模-數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送到微型計算機(即控制器)。從微型計算機輸出的補償電壓值被再次由數(shù)-模變換器轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù),然后施加到補償電源。該補償電源根據(jù)外加電壓值改變?yōu)楣怆姸O管提供的電壓值。
      順便提及,在進行投射所述脈沖電磁波的一系列步驟時,在設(shè)定比較長的延遲的條件下,重復地從所述目標9接收反射波R和接收參考波S,這樣確定裝置與目標之間距離所要求的總時間變長。在這種情況下,延遲裝置8最好具有用于改變延遲時間(Td)的延遲時間調(diào)節(jié)器,如圖10中所示,通過使用臨時確定的延遲時間執(zhí)行粗略確定裝置與目標之間距離的初步測量,然后根據(jù)初步測量結(jié)果通過使用延遲時間調(diào)節(jié)器調(diào)整用于精確測量距離的實際測量的延遲時間。
      用于初步測量的延遲時間最好是比激光穿過兩倍于測距裝置的最大可測距離的距離所要求的時期長。因此,在多數(shù)情況下,用于實際測量的延遲時間比用于初步測量的延遲時間短。因而,與不進行初步測量而使用比較長的延遲時間確定距離的情況相比,可以在維持測量精度的同時更有效地確定距離。
      圖10中,在初步測量和實際測量中,投射脈沖電磁波的一系列步驟、反射波R的接收以及參考波S的接收都重復了特定次數(shù)(N)。在這種情況下,初步測量中的特定次數(shù)(Np)最好是小于實際測量中的特定次數(shù)(Na),以便減少確定距離要求的總時間。另外,可以僅在實際測量中重復如上所述的一系列步驟。
      當從投射器1投射脈沖電磁波重復定時(timing)為恒定時,確定距離需要的總時間無法通過改變延遲時間長度減少。這種情況下,最好是從屏蔽部件4的參考波屏蔽輸出的對應于參考波的信號分量,或從屏蔽部件4的反射波分離屏蔽輸出的對應于反射波的信號分量用作觸發(fā)信號,提供投射脈沖電磁波的重復定時(timing)。此外,觸發(fā)信號不局限于上述信號。例如,由接收器2接收到參考波也可以用作觸發(fā)信號。在這種情況下,當進行投射脈沖電磁波的一系列步驟時,反射波R的接收和參考波的接收被重復特定次數(shù)(N),當接收器2接收到來源于前一個投射電磁波的參考波時,立即執(zhí)行每一次的向目標9的脈沖電磁波投射。另外,作為重復定時(timing),可以在所述參考波被接收器2接收后過了一預定時期后投射所述脈沖電磁波。
      舉例來說,圖9表示用于提供觸發(fā)信號的電氣延遲部件60。延遲部件60從用于將接收器2接收的參考波和反射波彼此分開的信號分離器61處接收參考波檢測信號,然后讓投射器1從接收到參考波檢測信號后經(jīng)過一個預定時間周期投射脈沖電磁波。在圖中,附圖標記63表示用于計算重復次數(shù)的計數(shù)器。
      例如,如圖11所示,延遲裝置8最好具有改變延遲時間(Td)的能力,其由若干具有不同長度的光纖和作為光分路器的光波導85組成。此外,如圖12所示,可以用諸如光開關(guān)這樣的光路開關(guān)裝置86和多個光波導85作為具有改變延遲時間(Td)能力的延遲裝置8。另外,如圖13A-13C所示,可以使用具有嵌入光開關(guān)87的光波導85。
      如圖14所示,最好是形成用于調(diào)整參考波的光量的光量調(diào)節(jié)器90,并且參考波的光量由光調(diào)節(jié)器90根據(jù)初步測量中接收的反射波的信號電平(或裝置與目標之間的距離)自動調(diào)整。在這種情況下,由于接收的參考波的信號電平與實際測量中接收的反射波的信號電平相匹配,所以可以減少參考脈沖波附近產(chǎn)生的噪聲分量,并防止將噪聲分量作為參考波錯誤地識別出。此外,可以通過對參考波和反射波之間的信號電平進行匹配而更加穩(wěn)定地執(zhí)行測距。
      例如,如圖15A和15B中所示,當參考波光路中在光束分路器10至接收器2之間串聯(lián)放置一對光波導85a、85b作為延遲裝置8、并使用馬達91使得具有光波導85a的平臺相對于具有光波導85b的平臺光滑移動時,可以通過改變光波導85a和85b的端部之間的接觸面積來調(diào)整光量。在圖中,附圖標記92表示高分辨率編碼器。由馬達91驅(qū)動移動的具有光波導85a的平臺的移動量由處理器6和驅(qū)動電路7控制。
      此外,根據(jù)圖16表示的光量調(diào)節(jié)器90,由于使用馬達94調(diào)節(jié)投射器1和用作延遲裝置的光纖8的一端之間距離,并且在接收器2的前面放置了可以由馬達91移動以便控制由接收器2接收的光量的保護屏95,所以可以調(diào)節(jié)反射波的光量以及參考波的光量。另外,如圖17所示,可以將液晶濾光器96用作光量調(diào)節(jié)器90。
      為了減少參考波和反射波中包含的噪聲分量,如圖18所示,最好是在接收器2的前面放置帶通濾波器97,僅允許用于確定距離的特定波長的脈沖電磁波通過。
      為了阻止噪聲分量的干擾,為進入接收器2的光進行屏蔽是很有益的。例如,如圖19所示,為了掩蔽參考波,當諸如光開關(guān)之類的一對門“G1”和“G0”分別配置在延遲裝置8的光輸入和輸出部分時,這些門可以在通過參考波的定時(timing)打開??梢詢H形成門“G1”和“G0”中的一個。
      在執(zhí)行初步和實際測量的情況下,最好是為反射波形成門“G”。在這種情況下,門“G”可以在通過反射波的定時(timing)打開。由于根據(jù)裝置和目標之間的距離改變通過反射波的定時(timing),所以門“G”最好是在初步測量期間始終打開,而在實際測量時,門“G”僅在由初步測量得到的反射波接收時間附近的預定時期打開,如圖20中所示。圖21是這種情況的流程圖。
      可以令參考波和反射波通過同一個門“G0”。圖22示出在令參考波和反射波通過同一個門“G0”的情況下,打開和閉合門“G1”和“G0”的定時(timing)。此外,圖23表示這種情況的流程圖。作為門“G0”,最好是使用光開關(guān)將參考波和反射波有選擇地引入到接收器2里。
      上述優(yōu)選實施例中,脈沖激光被用作所述脈沖電磁波。替換地,可以使用具有與激光不同波長的脈沖電磁波。
      此外,為了避免噪聲分量的影響,最好是用樹脂材料制造所述測距裝置的外殼。在這種情況下,可以減少電子部件之間產(chǎn)生的感應噪聲影響,尤其是用于高壓電源的部件以及用于安放那些電子部件的插件板。
      權(quán)利要求
      1.一種使用脈沖電磁波的測距裝置,包括一個單一的投射器,用于將所述電磁波投射給一個目標;位于所述投射器和所述目標之間的分支裝置,用于從電磁波中分出一個參考波;一個單一接收器,用于接收所述參考波和當所述電磁波從所述目標反射回時得到的一個反射波;一個為所述參考波從所述分支裝置延伸到所述接收器而不穿過所述目標引入一個光路的延遲裝置,用于提供由所述接收器在所述時間接收所述參考波的延遲參考波接收時間的延遲時間,使得所述參考波接收時間與從所述投射器投射所述電磁波的電磁波投射時間之間的第一周期比所述投射時間與由所述接收器接收所述反射波的反射波接收時間之間的第二周期長;以及一個處理器,用于根據(jù)所述接收器的輸出計算所述參考波接收時間和所述反射波接收時間之間的時間差,并根據(jù)所述時間差和所述延遲時間確定測距裝置與目標之間的距離。
      2.如權(quán)利要求1所述的測距裝置,其中所述電磁波是光,而所述延遲裝置是具有預定長度的光纖。
      3.如權(quán)利要求1所述的測距裝置,其中所述電磁波是光,并且所述延遲裝置是多個排列的以便延長所述參考波光路的反光鏡。
      4.如權(quán)利要求1所述的測距裝置,其中所述延遲裝置包括一個參考波接收裝置,僅用于從所述分支裝置接收所述參考波;一個延遲電路,用于延遲由所述參考波接收裝置提供的輸出信號;和一個參考波發(fā)射裝置,用于將所述延遲電路的輸出提供給所述接收器。
      5.如權(quán)利要求1所述的測距裝置,其中所述延遲裝置包括用于改變所述延遲時間的延遲時間調(diào)節(jié)器。
      6.如權(quán)利要求1所述的測距裝置,還包括溫度補償裝置,用于補償由環(huán)境溫度變化引起的所述延遲時間的波動。
      7.如權(quán)利要求1所述的測距裝置,所述電磁波是光,并且所述測距裝置還包括光量調(diào)節(jié)器,用于調(diào)節(jié)由所述接收器接收的所述反射波和所述參考波中的至少一個的光量。
      8.如權(quán)利要求1所述的測距裝置,其中所述處理器令所述投射器向所述目標多次投射所述電磁波,并根據(jù)所述接收器在所述電磁波的每一次投射時提供的輸出計算所述參考波接收時間和所述反射波接收時間之間的平均時間差,以便根據(jù)所述平均時間差和所述延遲時間確定距離。
      9.如權(quán)利要求1所述的測距裝置,其中所述延遲裝置提供比允許電磁波穿過所述測距裝置的最大可測距離的兩倍距離所要求的周期還要長的所述延遲時間。
      10.一種使用脈沖電磁波的測距方法,所述方法包括以下步驟從單一投射器將所述電磁波投射到一個目標;通過一個接收器在所述電磁波從所述目標反射回時接收一個反射波;在所述電磁波到達所述目標以前通過同一接收器接收從所述電磁波分出的一個參考波;和根據(jù)所述接收器的輸出確定與所述目標的距離;其中由所述接收器接收參考波的所述參考波反射波接收時間被延遲時間延遲,使得所述參考波接收時間與從所述投射器投射電磁波的電磁波投射時間之間的第一時間周期長于所述投射時間與由所述接收器接收所述反射波的反射波接收時間之間的第二時間周期;和其中根據(jù)所述延遲時間和所述參考波接收時間與所述反射波接收時間之間的時間差確定距離。
      11.如權(quán)利要求10所述的測距方法,其中所述延遲時間根據(jù)與所述目標的距離大或小而改變。
      12.如權(quán)利要求11所述的測距方法,其中通過使用臨時確定的延遲時間進行一次粗略確定與所述目標的距離的初步測量,然后根據(jù)所述初步測量的結(jié)果調(diào)整用于精確測量所述距離的實際測量的所述延遲時間。
      13.如權(quán)利要求10所述的測距方法,其中向所述目標多次投射所述電磁波,并根據(jù)所述接收器在所述電磁波的每一次投射時提供的輸出計算所述參考波接收時間和所述反射波接收時間之間的平均時間差,以便根據(jù)所述平均時間差和所述延遲時間確定距離。
      14.如權(quán)利要求10所述的測距方法,其中通過使用臨時確定的延遲時間進行一次粗略確定與所述目標的距離的初步測量,然后根據(jù)所述初步測量的結(jié)果調(diào)整在精確測量距離的實際測量時由所述接收器接收的所述反射波和所述參考波中的至少一個的光量。
      全文摘要
      一種使用脈沖電磁波的測距裝置和方法,即使在裝置與目標之間的距離很小時,使用該裝置和方法也可以進行高速響應的精確測距。從單獨的投射器向目標投射電磁波,當電磁波被目標反射回時獲得的反射波以及從電磁波中分出的參考波由單一接收器接收。參考波接收時間被延遲一個延遲時間,以致從投射器發(fā)射電磁波的電磁波投射時間與參考波接收時間之間的第一時間周期比投射時間與由接收器接收反射波的反射波接收時間之間的第二時間周期長,根據(jù)延遲時間和參考波接收時間與反射波接收時間之間的時間差確定距離。
      文檔編號G01S7/481GK1470886SQ0314073
      公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月10日
      發(fā)明者本田達也, 吉村一成, 中村國法, 成, 法 申請人:松下電工株式會社
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