[發(fā)明專利]一種提高相位激光測距測量頻率的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710886714.0
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107607962A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭力振;朱浩;宋金城;劉柯;繆寅宵;王曉寧;李元芳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天計(jì)量測試技術(shù)研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: G01S17/36
• 分類號: G01S17/36;G01S7/48
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心11007
• 代理人: 呂巖甲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高相位激光測距測量頻率的方法。

背景技術(shù)

相位激光測距是通過測量連續(xù)的幅度調(diào)制信號在待測距離上往返傳播所產(chǎn)生的相位延遲，間接地測定信號傳播時(shí)間，從而獲得被測距離的，這種方法測量精度高，通常在毫米量級。由于相位測相技術(shù)只能測量出不足2π的相位位數(shù)，而不能確定出相位的整周期，引用一個(gè)“光尺”(調(diào)制頻率)是無法測定距離的，需引入多把測尺，“粗尺”(低調(diào)制頻率)用于求解遠(yuǎn)距離值，“精尺”(高調(diào)制頻率)用于求解近距離值。然而，采用多把“光尺”會帶來測量頻率低的問題，傳統(tǒng)的多“光尺”相位測距儀測量頻率一般為10Hz。

目前，提高相位測距測量頻率的主要原理是提高處理信號的速度。這種原理要求處理電路的時(shí)鐘達(dá)到百兆量級，但由于髙時(shí)鐘頻率會帶來信號完整性與電源完整性的問題，要實(shí)現(xiàn)高測量頻率相位激光測距，實(shí)現(xiàn)難度大、成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提高相位激光測距測量頻率的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中相位激光測距測量頻率提高難度大的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種提高相位激光測距測量頻率的方法，基帶信號形成器生成基帶信號u(t)，通過控制u(t)可調(diào)整測量頻率，本振信號cos(2πf_ct)經(jīng)過乘法器與u(t)相乘，得到振幅鍵控調(diào)制信號u_ASK(t)，u_ASK(t)通過激光驅(qū)動電路驅(qū)動LD發(fā)出二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控調(diào)制波形激光，構(gòu)成脈沖與相位的混合調(diào)制激光波形，返回激光信號由光電二極管PD探測，信號處理單元采用脈沖飛行時(shí)間測量與相位差測量相結(jié)合的方法，并將探測得到的電信號分成兩路，一路電信號采用閾值比較的方法，將信號轉(zhuǎn)換成方波信號測量開始基帶信號的時(shí)間間隔，得到距離粗值，另一路電信號采用混頻的處理方法，與本振信號進(jìn)行混頻處理，通過相位差測量電路測量回波正弦信號與本振信號的相位差，得到距離的精值。

本發(fā)明所取得的有益效果為：

本發(fā)明可大幅度提高相位激光測距測量頻率。

附圖說明

圖1為提高相位激光測距測量頻率的方法原理圖；

圖2為提高相位激光測距測量頻率的方法激光調(diào)制波形示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明所述提高相位激光測距測量頻率的方法如下：

激光發(fā)射單元采用二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控(ASK)調(diào)制方法調(diào)制激光輸出，數(shù)字1的位置為高調(diào)制頻率的正弦波形，數(shù)字0的位置為低電平，基帶信號形成器生成基帶信號u(t)，如圖2所示，通過控制u(t)可調(diào)整測量頻率，比如取u(t)的頻率為1kHz，則相位激光測距測量頻率為1kHz。本振信號cos(2πf_ct)經(jīng)過乘法器與u(t)相乘，得到ASK調(diào)制信號u_ASK(t)，u_ASK(t)通過激光驅(qū)動電路驅(qū)動LD發(fā)出二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控(ASK)調(diào)制波形激光，這樣就構(gòu)成了脈沖與相位的混合調(diào)制激光波形，并且相對于傳統(tǒng)相位測距激光發(fā)射峰值功率高，有利于測量更遠(yuǎn)的距離。返回激光信號由光電二極管PD探測，信號處理單元采用脈沖飛行時(shí)間測量與相位差測量相結(jié)合的方法，并將探測得到的電信號分成兩路，一路電信號采用閾值比較的方法，將信號轉(zhuǎn)換成方波信號測量開始基帶信號的時(shí)間間隔，得到距離“粗值”，該支路距離測量精度可達(dá)cm量級，理論上測量范圍不限，主要由激光器輸出峰值功率與探測器探測靈敏度決定。另一路電信號采用混頻的處理方法，與本振信號進(jìn)行混頻處理，通過相位差測量電路測量回波正弦信號與本振信號的相位差，得到距離的“精值”，該支路距離測量精度可達(dá)mm量級，測量范圍主要由本振調(diào)制頻率決定。因此，在一次測量中獲得了距離的精確值，不需要使用多把“光尺”，在保證測量精度的情況下，有效的提高了相位激光測距的測量頻率。