專(zhuān)利名稱(chēng)：一種消除高重頻激光測(cè)距脈沖混疊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除高重頻激光測(cè)距脈沖混疊的方法，可用于擴(kuò)展使用傳統(tǒng)測(cè)距方式的高重頻激光測(cè)距儀的作用范圍。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的脈沖激光測(cè)距儀采用記錄發(fā)射激光脈沖(定義為主波)和返回激光脈沖(定義為回波)之間的時(shí)間間隔進(jìn)行距離測(cè)量。如附圖1，通過(guò)記錄主波和回波的時(shí)間間隔可以獲得測(cè)距值，測(cè)時(shí)電路能夠記錄主波之后的一個(gè)或者幾個(gè)回波。
上述測(cè)距方式在回波檢測(cè)到回波之前不允許出現(xiàn)2個(gè)或以上的主波，否者測(cè)時(shí)電路會(huì)測(cè)量回波之前的最后ー個(gè)主波。因此，這種測(cè)距方式理論上能夠測(cè)量的最大時(shí)間間隔小于發(fā)射的激光主波之間的間隔，也就是說(shuō)其最大作用距離限制于激光發(fā)射頻率，頻率越高，作用距離越小。當(dāng)激光的發(fā)射頻率越來(lái)越高吋，要求的作用距離又不能減小吋，這種矛盾就更關(guān)出了。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了ー種消除高重頻激光測(cè)距脈沖混疊的方法，讓激光的發(fā)射頻率不再是限制作用距離的絕對(duì)因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種消除高重頻激光測(cè)距脈沖混疊的方法，解決技術(shù)問(wèn)題？讓激光的發(fā)射頻率不再是限制作用距離的絕對(duì)因素。本發(fā)明采用硬件方案實(shí)現(xiàn)。采用硬件實(shí)現(xiàn)的計(jì)數(shù)方案主要包括激光源和測(cè)時(shí)電路之間的多路選通開(kāi)關(guān)；N個(gè)測(cè)時(shí)電路，N根據(jù)需要擴(kuò)展的測(cè)距范圍和式(2)計(jì)算出；每一個(gè)測(cè)時(shí)電路需要屏蔽時(shí)間邏輯。
I.選通開(kāi)關(guān)選通開(kāi)關(guān)的作用是，實(shí)現(xiàn)將激光源發(fā)出的高頻主波觸發(fā)脈沖序列中的相連脈沖分別選通進(jìn)不同的測(cè)時(shí)電路，從而降低每ー個(gè)測(cè)時(shí)電路接收到的主波脈沖的頻率，如附圖2所示。因?yàn)閷?duì)于每ー個(gè)測(cè)時(shí)電路，在接收到觸發(fā)該測(cè)時(shí)電路的主波對(duì)應(yīng)的回波之前，不容許另外的主波觸發(fā)該測(cè)時(shí)電路。因此，其最大的極限測(cè)距距離為其接收到的主波脈沖頻率。通過(guò)選通開(kāi)關(guān)，降低了每ー個(gè)測(cè)時(shí)電路接收到的主波脈沖的頻率，從而增加了每ー個(gè)測(cè)時(shí)電路的測(cè)距范圍。2.測(cè)時(shí)電路測(cè)時(shí)電路與傳統(tǒng)的激光測(cè)距儀測(cè)時(shí)電路相同，在接收到主波觸發(fā)信號(hào)后，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；接收到ー個(gè)回波后，測(cè)時(shí)電路停止計(jì)時(shí)。將計(jì)時(shí)器里的時(shí)間帶入式(I)即可計(jì)算出該主波測(cè)到的距離。3.屏蔽時(shí)間邏輯對(duì)于每ー個(gè)測(cè)時(shí)電路，其接收到的主波只是激光源發(fā)出的全部主波的一部分。但是，由于所有的測(cè)時(shí)電路共用一個(gè)回波探測(cè)器，因此，每ー個(gè)測(cè)時(shí)電路會(huì)接收到所有的回波。如附圖2所示，測(cè)時(shí)電路I在接收到主波脈沖3之后計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果不設(shè)置一段屏蔽時(shí)間，則在接收到回波2后計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。顯然，根據(jù)計(jì)時(shí)器的值算出的距離是錯(cuò)誤的。如果根據(jù)測(cè)時(shí)電路的測(cè)距范圍，在接收到主波觸發(fā)信號(hào)后，設(shè)置一段屏蔽時(shí)間，如附圖2所示，屏蔽掉了回波2后，正確接收到了回波3。屏蔽時(shí)間邏輯可以設(shè)置為在屏蔽時(shí)間間隔內(nèi)，計(jì)時(shí)器不響應(yīng)任何回波信號(hào)。5.本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明只需對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)距儀進(jìn)行簡(jiǎn)單改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)是増加了主波選通開(kāi)關(guān)，多個(gè)測(cè)時(shí)電路，對(duì)每一個(gè)測(cè)試電路在接收到主波觸發(fā)信號(hào)后設(shè)置一段屏蔽時(shí)間。因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。


圖I為傳統(tǒng)脈沖激光測(cè)距方式示意圖。圖2為為本發(fā)明的原理圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖2給出本發(fā)明ー個(gè)較好實(shí)施例子，以便進(jìn)一步給出本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)，使能更好地說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功能特點(diǎn)，但不是用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。系統(tǒng)硬件構(gòu)成激光源，激光源是每ー種主動(dòng)測(cè)距儀的最重要部件，這里關(guān)注的指標(biāo)是最高重復(fù)頻率。重復(fù)頻率越高，在單位時(shí)間內(nèi)能獲得的距離數(shù)據(jù)越多。對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)距儀，高的重復(fù)頻率同時(shí)也限制了測(cè)距的范圍。 選通開(kāi)關(guān)，將主波序列中的相連脈沖選通到不同的測(cè)時(shí)電路中。測(cè)時(shí)電路，用于測(cè)量主波和回波之間的時(shí)間，從而計(jì)算出測(cè)量距離。本發(fā)明的具體實(shí)施方案如下I.參閱附圖2，在第2個(gè)主波發(fā)出之前，回波還沒(méi)有回來(lái)，因此，如果直接將信號(hào)送入第一個(gè)測(cè)時(shí)電路，將會(huì)測(cè)量第2個(gè)主波和第I個(gè)回波的時(shí)間間隔，出現(xiàn)激光脈沖測(cè)量混疊的情況，計(jì)算出錯(cuò)誤的測(cè)距值。2.在附圖2中，主波分成了 2路，分別通過(guò)選通開(kāi)關(guān)，第I路允許通過(guò)主波I、主波
3、主波5等，第2路允許通過(guò)主波2、主波4、主波6等，則在要測(cè)量的主波和回波之間只保留了一路正確的主波，見(jiàn)附圖2，分路之后測(cè)量時(shí)第I個(gè)主波可以直接測(cè)量到正確值，第2個(gè)主波之后會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)回波，回波2才是正確的回波信號(hào)，因此，需要根據(jù)要求測(cè)量的范圍在主波之后設(shè)置一段屏蔽的時(shí)間間隔，如圖中虛框所示，這樣就可以消除高重頻激光脈沖測(cè)量混疊的情況，得到正確的測(cè)距值，此時(shí)擴(kuò)展的范圍是2倍的激光脈沖間隔，如果需要擴(kuò)展更多倍，則可將主波分成更多路。
權(quán)利要求
1.一種消除高重頻激光測(cè)距脈沖混疊的方法，其特征在于對(duì)激光發(fā)射脈沖進(jìn)行開(kāi)關(guān)選通控制，依次進(jìn)入不同的測(cè)時(shí)電路，同吋，對(duì)于每ー個(gè)測(cè)時(shí)電路，在接收到主波觸發(fā)信號(hào)后，需要根據(jù)其測(cè)距范圍設(shè)置一段屏蔽時(shí)間，屏蔽掉不屬于觸發(fā)該測(cè)時(shí)電路的主波對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)；設(shè)測(cè)時(shí)電路數(shù)目為N，即激光發(fā)射脈沖被分路的數(shù)目，激光脈沖重復(fù)頻率為f。則發(fā)送第一主波后，該主波會(huì)觸發(fā)第一路測(cè)量電路的定時(shí)器，通過(guò)選通開(kāi)關(guān)，后面的N-I個(gè)主波不會(huì)觸發(fā)第一路測(cè)量電路的定時(shí)器，而是分別觸發(fā)其余的N-I路測(cè)量電路的定時(shí)器，對(duì)于第一路測(cè)量電路，在接收到主波觸發(fā)信號(hào)后，根據(jù)其測(cè)量的距離范圍，設(shè)置一段屏蔽時(shí)間間隔，屏蔽掉不屬于觸發(fā)該測(cè)量電路的主波對(duì)應(yīng)的回波，因此，觸發(fā)第一路測(cè)量電路的主波和相應(yīng)的回波的最大時(shí)間間隔可以達(dá)到N τ，τ = 1/f ;激光脈沖重復(fù)頻率為f，光速為C，對(duì)應(yīng)的可以測(cè)量的最大距離D2是
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種消除高重頻激光測(cè)距脈沖混疊的方法，其特征在于所述的方法不僅可以用硬件方式實(shí)現(xiàn)，還可以在全波形記錄發(fā)射激光和接收激光的測(cè)距儀中通過(guò)軟件方式實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種消除高重頻激光測(cè)距脈沖混疊的方法，可用于擴(kuò)展高重頻激光測(cè)距儀的作用范圍。本發(fā)明通過(guò)采用選通開(kāi)關(guān)，使得高重頻主波脈沖序列中不同位置的主波脈沖進(jìn)入不同的測(cè)時(shí)電路，用于觸發(fā)測(cè)時(shí)距離的計(jì)時(shí)器；對(duì)于不同的測(cè)時(shí)電路，根據(jù)其接收到的主波的測(cè)距范圍，在接收到主波后設(shè)置一段屏蔽的時(shí)間間隔，屏蔽掉非該主波的回波；該方法能擴(kuò)展的作用范圍和激光重頻相關(guān)，理論最大值是激光重頻的整數(shù)倍，倍數(shù)等于激光發(fā)射脈沖被分路的數(shù)目；這種消除高重頻激光測(cè)距脈沖混疊的方法，不僅可以用硬件方式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件方式實(shí)現(xiàn)，使用全波形記錄發(fā)射激光和接收激光的測(cè)距儀，再采用軟件的方法分析處理。
文檔編號(hào)G01C3/00GK102679948SQ20121008667
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者張琰, 徐衛(wèi)明, 楊孟, 舒嶸 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所