[發(fā)明專利]一種高精度、寬量程的測距方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710176700.X
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107144850A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱楊飛;張耀輝
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州矗聯(lián)電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01S17/32
• 分類號: G01S17/32;G01S17/36
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高精度、寬量程的測距方法及系統(tǒng)，屬于測距技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前市面上常用的測距產(chǎn)品包括3D攝像頭(ToF)等使用的測距方法主要有直接脈沖測距法、隨機脈沖相關(guān)測距法、相位測距法等。

其中，直接脈沖測距法的測距原理是通過測量脈沖從發(fā)射端發(fā)出，經(jīng)過被測目標返回至探測器之間的飛行時間，來計算距離信息，該方法一般用于遠程測距，不適合近距離測距，且精度較低。

隨機脈沖相關(guān)測距法的測距原理是通過計算發(fā)出的隨機脈沖信號與返回的隨機脈沖信號的互相關(guān)函數(shù)，來計算距離信息，該方法抗干擾能力強，一般適用于遠程測距，其測距精度受隨機信號的調(diào)制頻率限制，精度較低。

相位測距法的測距原理是通過檢測周期信號從發(fā)射端發(fā)出，經(jīng)過被測目標返回至探測器之間的相位位移，來計算距離信息，該方法測量精度高，但由于是周期信號，其最大測量距離受最大相位位移2π的限制，后來提出的多頻相位測距法使用2個或多個頻率的周期信號來擴展測距量程，但依然受周期信號的周期限制，因此相位測距法一般用于短距離、高精度的測量場合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高精度、寬量程的測距方法及系統(tǒng)。本發(fā)明能夠同時兼顧高精度和寬量程，既可以應(yīng)用在近距離測距，也可以應(yīng)用在遠距離測距，另外還可以應(yīng)用于場景深度測量與3D成像、機器人視覺、手勢識別等應(yīng)用中。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高精度、寬量程的測距方法，其特征在于，所述測距方法通過將一種粗精度測距方法與相位測距方法相結(jié)合，利用粗精度測距方法調(diào)制光源獲得粗精度距離值，利用相位測距方法調(diào)制光源獲得一個相位周期內(nèi)的高精度距離值，然后根據(jù)所述粗精度距離值和所述高精度距離值得出測距目標的距離位于相位測距的第幾個相位周期，最后計算出高精度的實際距離值。

作為一種較佳的實施例，具體包括如下步驟：

步驟SS1：配置相關(guān)參數(shù)，包括相位測距方法的周期信號頻率f_P、粗精度測距方法的測距精度R_R，轉(zhuǎn)入步驟SS2；

步驟SS2：根據(jù)相位測距方法和粗精度測距方法，同時發(fā)出相位測距方法的周期信號與粗精度測距方法的測距信號，轉(zhuǎn)入步驟SS3；

步驟SS3：將步驟SS2中的周期信號和測距信號疊加成混合信號，并用疊加后的混合信號驅(qū)動光源對測距目標發(fā)射出混合光信號，轉(zhuǎn)入步驟SS4；

步驟SS4：探測器接收到返回的步驟SS3中的混合光信號，將混合光信號轉(zhuǎn)化為混合電信號，然后分別轉(zhuǎn)入步驟SS5和步驟SS6；

步驟SS5：將步驟SS4中的混合電信號中的周期信號分離出來，進行相位測距計算，根據(jù)相位差求出一個相位周期內(nèi)的高精度距離值L_P，轉(zhuǎn)入步驟SS7；

步驟SS6：將步驟SS4中的混合電信號中的測距信號分離出來，根據(jù)粗精度測距方法求出粗精度距離值L_R，轉(zhuǎn)入步驟SS7；

步驟SS7：根據(jù)步驟SS6中的粗精度距離值L_R和步驟SS5中的高精度距離值L_P計算出當前測距目標的距離處于相位測距的第幾個相位周期，然后計算出高精度的實際距離。

作為一種較佳的實施例，步驟SS7具體包括：相位測距方法的周期信號頻率為f_P，根據(jù)該頻率信號的相位測距的最大距離即一個相位周期T_P為：

相位測距方法的相位周期為T_P，粗精度測距方法的測距精度為R_R，為保證能夠準確的定位測距目標的距離位于相位測距的第幾個相位周期，調(diào)整相位測距方法的相位周期為T_P和粗精度測距方法的測距精度R_R以滿足：

也就是說，粗精度測距方法的精度要小于相位測距方法的相位周期的一半。

作為一種較佳的實施例，所述光源可以是激光光源，但不限于激光光源，也可以是其他可調(diào)制的光源。

作為一種較佳的實施例，所述粗精度測距方法可以采用直接脈沖測距方法或者隨即調(diào)制測距方法，但不限于這兩種方法，也可以是其他寬量程的測距方法。