[發(fā)明專(zhuān)利]高精度的激光測(cè)距儀及其測(cè)距方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610722972.0
• 申請(qǐng)日: 2016-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107783140A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左羅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 左羅
• 主分類(lèi)號(hào): G01S17/08
• 分類(lèi)號(hào): G01S17/08;G01S7/48
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種高精度的激光測(cè)距儀，其特征在于，所述激光測(cè)距儀包括在望遠(yuǎn)鏡殼體內(nèi)設(shè)置有觀察瞄準(zhǔn)單元、激光發(fā)射單元、激光接收單元、顯示投射單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)處理單元；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元包括設(shè)有多路比較器的A/D轉(zhuǎn)換電路；數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)處理器、液晶顯示器和計(jì)時(shí)電路；激光接收單元通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元與數(shù)據(jù)處理器連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元對(duì)激光接收單元輸出的信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度的激光測(cè)距儀，其特征在于，數(shù)據(jù)處理器包含有D/A轉(zhuǎn)換電路。

3.一種利用權(quán)利要求1或2所述的高精度的激光測(cè)距儀的測(cè)距方法，其特征在于，所述測(cè)距方法包括下述步驟：

1）、激光發(fā)射單元向目標(biāo)發(fā)射激光脈沖信號(hào)；

2）、激光接收單元接收激光脈沖信號(hào)的反射回波并輸入到信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元的A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)激光接收單元輸出的失真信號(hào)或非失真信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)字化采集并輸送至數(shù)據(jù)處理單元；

3）、對(duì)于所述失真信號(hào)，數(shù)據(jù)處理單元有多路高精度計(jì)時(shí)電路對(duì)該信號(hào)的上升沿和下降沿進(jìn)行精確的計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)處理器從計(jì)時(shí)電路讀出多路比較器中的每一路比較器所輸出的信號(hào)上升沿至下降沿的時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算出每一路數(shù)字信號(hào)的脈沖寬度，通過(guò)脈沖寬度的變化對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行修正補(bǔ)償從而提高測(cè)距精度，由于回波信號(hào)容易受到環(huán)境干擾，故對(duì)每一個(gè)信號(hào)都需進(jìn)行多點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集并通過(guò)計(jì)算剔除干擾數(shù)據(jù)，再根據(jù)測(cè)得的脈沖寬度的中間值位置進(jìn)而求出其與激光發(fā)射脈沖的中間值位置的時(shí)間差，從而求得所測(cè)的距離；

4）、對(duì)于非失真信號(hào)，數(shù)據(jù)處理器對(duì)A/D轉(zhuǎn)換電路采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)恢復(fù)計(jì)算，求得信號(hào)的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)而確定波峰的位置，再求出其與激光發(fā)射脈沖波峰位置的時(shí)間差，求得所測(cè)的距離，從而消除了由于信號(hào)幅度變化導(dǎo)致的測(cè)距精度變化所存在的問(wèn)題。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)距方法，其特征在于，所述數(shù)字化采集以及修正補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程包括，激光發(fā)射單元發(fā)射一組數(shù)量為n個(gè)的激光脈沖，A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)激光接收單元接收到的該組激光脈沖信號(hào)的反射回波的每個(gè)激光脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采集，得到一組數(shù)據(jù)，分別記為數(shù)組a₁～a_n ，然后把數(shù)組a₁～a_n相加再求其平均值，得到最終的數(shù)組b；由于接收信號(hào)中的干擾是隨機(jī)的，而真實(shí)目標(biāo)的回波信號(hào)是固定的，通過(guò)對(duì)數(shù)組a₁～a_n中的數(shù)字化數(shù)據(jù)求平均值后會(huì)把其中的干擾噪聲相對(duì)值極大的降低，而真實(shí)回波信號(hào)不變，因此極大的增加了系統(tǒng)的信噪比，從而極大的提高了測(cè)距精度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)距方法，其特征在于，所述通過(guò)數(shù)據(jù)處理器恢復(fù)成與所述激光發(fā)射脈沖信號(hào)匹配的高精度的模擬信號(hào)，為通過(guò)數(shù)據(jù)處理器的D/A轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提測(cè)距方法，其特征在于，所述計(jì)時(shí)電路采用計(jì)時(shí)精度達(dá)60ps的TDC-GP2系列TDC芯片。