[發明專利]一種干涉測距方法及系統

在審

• 申請號: 201710861411.3
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107741591A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 杜光東
• 申請（專利權）人: 深圳市盛路物聯通訊技術有限公司
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42;G01S17/58
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及激光測距領域，特別涉及一種干涉測距方法及系統。

背景技術

在電子測距領域中已知各種原理和方法。例如向待測量目標發射諸如光的電磁輻射接著接收來自反向散射(back-scattering)的物體(理想情況下只是來自待測量目標)的一個或更多個回波，待測量目標可以同時具有反射(例如，回射器)和漫射反向散射特性。

接收之后，將可選的疊加回波信號與混頻信號相疊加，由此來減小待分析信號的頻率，從而降低了對于裝置的費用。該混頻可以按照與發送信號的零差方法來進行或按照與已知周期的周期性(特別為諧波)信號的零差方法來進行。因而，這些方法的不同之處在于，混頻是與發送信號自身進行的或者是與具有它自己頻率的諧波信號來進行的。該混頻用于將接收的信號變換為較低頻率并放大所述信號。然后，根據所得到的信號來確定經過時間(transittime)由此來確定(在所使用的輻射的傳播速度已知的情況下)到待測量目標的距離。在外差干涉儀結構中，使用可調激光源來進行絕對距離測量。在原理最簡單的實施方式中，激光源的光學頻率的調整是線性進行的。將接收信號與源自所發射的光信號的第二信號進行疊加。所得到的外差混頻產物、干涉圖的拍頻(beat frequency)是到目標物體的距離的量度。用于實現這些方法的裝置通常利用信號發生器作為啁啾發生器，其將某個信號標記(impress)在可調制輻射源上。在光學范圍內，通常使用可通過對外腔(例如布喇格光柵)或內腔(例如分布式反饋(DFB)或分布式布喇格反射器(DBR))進行調制而發生啁啾的激光器作為輻射源。在光學范圍內，使用以下變頻電路(down-circuit)方式連接有用于外差混頻的檢測器或正交檢測器、A/D轉換器和數字信號處理器的發射和接收光學系統來進行發送和接收。這種由測距儀發射的輻射經過信號發生器進行頻率調制，使得波長λ形式的上升和下降斜坡根據時間而改變。但是，現有技術的這種調制或發射形式產生了時間分離(即，順序)的上升和下降斜坡，從而導致測量速率減半并且在斜坡的時標內改變，或者相應的周期會導致誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中的調制或發射形式中需要進行干涉的兩束激光束產生了時間分離，從而導致測量速率減半并且在斜坡的時標內改變，或者相應的周期會導致誤差。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種干涉測距方法，包括：

生成具有兩個可分離的輻射分量的激光束，為所述激光束的兩個可分離的輻射分量分別添加第一啁啾和第二啁啾進行標記，所述第一啁啾和第二啁啾相位相反；

根據所述第一啁啾和第二啁啾分別對所述激光束的兩個可分離的輻射分量進行相位調制；

向所述待檢測物體發射相位調制后的激光束，并接收從所述待檢測物體反向散射的反射激光束；

將所述反射激光束轉換為數字信號，將所述數字信號代入外差干涉方法中，計算所述相位調制后的激光束的發射位置與所述待檢測物體之間的距離。

本發明的有益效果是：通過對輻射分量進行標記實現了對具有可分離的輻射分量的激光束的相位的調制，保證兩個輻射分量以相反的相位進行干涉，接收完成相關干涉的反射激光束，并對其進行處理后計算得到激光束發射位置與待檢測物體的距離，解決了現有技術中發射兩束激光進行干涉測距的相關干涉不夠徹底，導致檢測數據誤差較大的情況。

進一步，該干涉測距方法還包括：根據所述相位調制后的激光束的發射位置與所述待檢測物體之間的距離隨時間的變化曲線，得出所述待檢測物體沿所述激光束的光軸方向的速度分量。

采用上述進一步方案的有益效果是：通過實時檢測的待檢測物體的位置信息隨時間的變化曲線，實現了對待檢測物體沿激光束光軸方向的速度分量，為用戶提供待檢測物體的速度數據。

本發明還提供實現上述方法的一種干涉測距系統，包括：激光源、信號發生器、相位調制器、光發射組件、光接收組件、干涉測量儀和服務器；

所述激光源，用于生成一束具有兩個可分離的輻射分量的激光束；

所述信號發生器，用于為所述激光束的兩個可分離的輻射分量分別添加第一啁啾和第二啁啾進行標記，所述第一啁啾和第二啁啾相位相反；

所述相位調制器，用于根據所述第一啁啾和第二啁啾分別對所述激光束的兩個可分離的輻射分量進行相位調制；

所述光發射組件，用于向所述待檢測物體發射相位調制后的激光束；

所述光接收組件，用于接收從所述待檢測物體反向散射的反射激光束；

所述干涉測量儀，用于將所述反射激光束轉換為數字信號并發送到所述服務器，