[發明專利]一種提高TOF相位法測距雷達測距精度的方法

有效

• 申請號: 201710006538.7
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN106772414B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 王瑞;鄭凱;李遠
• 申請（專利權）人: 北醒（北京）光子科技有限公司
• 主分類號: G01S17/36
• 分類號: G01S17/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種提高TOF相位法測距雷達測距精度的方法，包括：信號調制單元驅動調制頻率f1對信號光進行調制，測距雷達發射調制信號光；感光元件對回波信號采樣；信號處理單元計算相位差φ1，將相位差φ1換算成與物體的距離D1；信號調制單元驅動調制頻率f2對信號光進行調制，測距雷達發射調制信號光；感光元件對回波信號采樣；信號處理單元計算相位差φ2，將相位差φ2換算成與物體的距離D2；調制頻率f1小于調制頻率f2；信號處理單元根據D1和D2得到修正后的距離值D。本發明在不改變硬件，不增加成本的條件下，提高TOF相位法測距雷達的測距精度，尤其是中遠距離精度。

技術領域

本發明涉及雷達測距領域，具體涉及一種提高TOF相位法測距雷達測距精度的方法。

背景技術

TOF相位法測距雷達是指通過飛行時間法(Time of Flight)進行非接觸式測距的設備。TOF相位法測距雷達通過發射連續波調制信號，根據該調制信號在待測距離D上往返一次所形成的相移，調制信號在光路上傳播一個周期的距離，相位就延遲2π，已知光速c，因此只要測出不足一個周期的相位延遲φ，即可通過間接的方式確定調制信號在雷達與被測物體之間的往返時間t，從而得出目標距離D。

然而我們并不能直接確定計算得到的相位延遲φ是否是在一個調制周期內，因此，相位法只能夠測到一個調制周期內的距離。并且，在硬件不變的條件下，檢測相位延遲φ的精度是確定的，調制頻率越高，有效量程越小，但距離分辨率會越高，反之，調制頻率越低，有效量程越大，距離分辨率會越低。

目前，通常的TOF相位法測距雷達通過設計不同調制頻率的信號來完成不同距離的測量，高頻率適合近距離(0-30m)測量，低頻率適合中遠距離(30-200m)測量。

一般來說，受限于芯片、電子元器件以及成本的影響，TOF相位法測距雷達在近距離的距離精度較高，在遠距離的距離精度相對較低。然而，若從硬件上提高TOF相位法測距雷達測距精度就需要選用精度更高的芯片和電子元器件，這勢必會增加成本。大多數TOF相位法測距雷達在中遠距離均不能實現高精度測距，究其原因，是因為在確定的硬件條件下，精度和量程不能兼顧，即大量程測距，精度必然低，小量程測距，精度必然高。

本發明提高TOF相位法測距雷達測距精度的原理是通過高頻率和低頻率兩種光信號調制測量，得到高精度和低精度的距離，通過算法處理即可得到一個大量程范圍內高精度的測距結果。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種提高TOF相位法測距雷達測距精度的方法，解決現有TOF激光(紅外)雷達測距精度和量程不能兼顧的問題，并且不增加硬件成本。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一種提高TOF相位法測距雷達測距精度的方法，所述方法包括：(1)信號調制單元驅動調制頻率f1對信號光進行調制，測距雷達發射調制信號光；感光元件對回波信號采樣；信號處理單元計算相位差φ1，將相位差φ1換算成與物體的距離D1；

(2)信號調制單元驅動調制頻率f2對信號光進行調制，測距雷達發射調制信號光；感光元件對回波信號采樣；信號處理單元計算相位差φ2，將相位差φ2換算成與物體的距離D2；調制頻率f1小于調制頻率f2；

(3)信號處理單元根據D1和D2得到修正后的距離值D。

優選的，所述調制信號光為正弦調制信號光或方波調制信號光。

優選的，感光元件對每同一調制頻率下的回波信號采樣可設置為四次采樣或兩次采樣。

優選的，感光元件對每同一調制頻率下的回波信號采樣之間均相差1/4的調制周期。

優選的，所述距離D1或者所述距離D2為單次測距結果或多次測量結果的均值。

優選的，步驟(1)與步驟(2)沒有先后順序。