[發明專利]多回波激光測距方法及激光測距儀

在審

• 申請號: 201410485958.4
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104199042A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李亞鋒
• 申請（專利權）人: 李亞鋒
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 馬麗麗

技術領域

本發明涉及激光測距領域，具體涉及一種多回波激光測距方法及激光測距儀。

背景技術

激光由于具有良好的方向性、單向性、高亮性和相干性等特點而被廣泛應用在測距領域中，其中激光測距儀便是一種利用激光來測距的設備，其具有精確度高、分辨率高、抗干擾能力強、體積小、重量輕等優點，因此被眾多行業廣泛使用。

激光測距技術可以分為激光飛行時間測距和非飛行時間測距兩類，其中飛行時間測距又包括脈沖激光測距和連續波激光測距。

脈沖激光測距的基本原理是，測距儀的激光發射單元在測距點向被測目標物體發射一束強窄激光脈沖(可稱為始波信號)，光脈沖傳輸到目標物體表面以后，其中一小部分激光(可稱為回波信號)會反射回測距點被測距儀的激光接收單元所接收，根據激光接收單元接收到回波信號的時間與激光發射單元發射始波信號的時間之差，結合激光在介質(通常中空氣)中的傳播速度，便可推算出測距點和被測目標物體之間的距離。

但是在飛行時間測距中，激光的傳播路徑上可能會遇到多種反射率不同的障礙物，如雨，霧，樹木的枝干，墻體等，這樣，激光便很可能會返回多個與目標物體無關的回波信號，而現有技術的激光測距儀卻往往只接收第一個返回的回波信號，而忽略了后續的回波信號，這樣得到的回波信號便很可能并不是激光從目標物體表面返回的信號，在后續計算中，由該回波信號得到的距離值自然也不是測距點與目標物體之間的準確的距離值。

發明內容

本發明針對現有技術中的激光測距方法可能導致所測的距離值不準確的技術問題，提出一種多回波激光測距方法。

本發明提出的一種多回波激光測距方法，應用于激光測距儀中，其包括以下步驟：

激光發射單元發射一始波信號，同時，定時單元啟動定時；

激光接收單元接收所述始波信號接觸到物體表面時反射回來的回波信號，直至所述定時時長達到后，關閉所述定時單元并終止所述激光接收單元接收；

回波信號提取單元依次提取接收到的各個回波信號，并獲取各個回波信號的強度值，將強度值滿足預設閾值的回波信號作為有效回波信號；

時間測量單元分別計算所述各個有效回波信號的接收時間與所述始波信號的發射時間的時間差值；

多路選擇單元將各個時間差值進行比較，輸出最大的時間差值；

距離運算單元根據所述最大的時間差值進行運算，得到測距點與目標物體之間的距離值；且所述距離值滿足：其中，d為所述距離值，Δt為所述最大的時間差值，c為激光在介質中的傳播速度。

作為優選，所述定時單元的定時時長滿足：其中，t為定時時長，L為所述激光測距儀的額定量程，c為激光在介質中的傳播速度；

具體的，所述時間測量單元包括多個第一時間測量單元，所述時間測量單元分別計算所述各個有效回波信號的接收時間與所述始波信號的發射時間的時間差值的步驟具體包括：

啟動計數單元計算所述有效回波信號的數量；

在各個第一時間測量單元中輸入所述始波信號的時間信息，同時將所有的有效回波信號的時間信息輸入第一個第一時間測量單元中；由第一個第一時間測量單元計算第一個有效回波信號與所述始波信號的時間差值，并輸出第一個時間差值；然后將剩余的有效回波信號的時間信息輸入第二個第一時間測量單元中，由第二個第一時間測量單元計算第二個有效回波信號與所述始波信號的時間差值，并輸出第二個時間差值；以此類推，直至完成所有有效回波信號與所述始波信號的時間差測量完成。

具體的，時間測量單元分別計算所述各個有效回波信號與所述始波信號的時間差值的步驟具體包括：

啟動計數單元計算所述有效回波信號的數量；

將所述始波信號的時間信息輸入時間測量單元中；

采用流水線方式，將第一個有效回波信號的時間信息輸入第二時間測量單元中，由所述第二時間測量單元測量所述第一個有效回波信號與所述始波信號的時間差值，并輸出第一個時間差值；然后將第二個有效回波信號的時間信息輸入所述第二時間測量單元中，由時間測量單元測量所述第二個有效回波信號與所述始波信號的時間差值，并輸出第二個時間差值，以此類推，直至完成所有有效回波信號與所述始波信號的時間差測量完成。

此外，本發明還提出了一種激光測距儀，其主要包括以下單元：

激光發射單元，用于發射始波信號；

激光接收單元，接收所述始波信號接觸到物體表面時反射回來的回波信號；

定時單元，用于設定所述激光接收單元持續接收所述回波信號的定時時長；