[發(fā)明專利]一種基于脈沖位置調(diào)制的相位式激光雷達測距裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011435307.6
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112731429A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒香;李武旭;趙浩然;王麗
• 申請（專利權(quán)）人: 四川九洲空管科技有限責任公司
• 主分類號: G01S17/36
• 分類號: G01S17/36;G01S7/484;G01S7/4861;G01S7/4865
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 胡川

1.一種基于脈沖位置調(diào)制的相位式激光雷達測距裝置，其特征在于，包括控制模塊、激光器、耦合器、發(fā)射光學系統(tǒng)、接收光學系統(tǒng)、第一光電探測器、第二光電探測器、第一脈沖記錄模塊、第二脈沖記錄模塊以及信號處理模塊；

所述控制模塊用于產(chǎn)生預定頻率的正弦連續(xù)信號作為調(diào)制信號，根據(jù)調(diào)制信號生成由連續(xù)的調(diào)制脈沖組成的調(diào)制脈沖序列并發(fā)送至激光器，所述正弦連續(xù)信號的幅度值均大于0；

所述激光器用于根據(jù)所述調(diào)制脈沖序列產(chǎn)生激光脈沖光信號；

所述耦合器用于將所述激光脈沖光信號分為兩部分，將一部分作為探測光信號傳輸至發(fā)射光學系統(tǒng)，另一部分作為參考光信號傳輸至第一光電探測器，所述探測光信號的功率大于參考光信號的功率；

所述發(fā)射光學系統(tǒng)用于將探測光信號發(fā)射到被測目標上；

所述接收光學系統(tǒng)用于接收被測目標反射或散射的回波光信號；

所述第一光電探測器用于探測參考光信號，并輸入第一脈沖記錄模塊；

所述第二光電探測器用于探測回波光信號，并輸入第二脈沖記錄模塊；

所述第一脈沖記錄模塊用于記錄參考光信號的各個脈沖時刻；

所述第二脈沖記錄模塊用于記錄回波光信號的各個脈沖時刻；

所述信號處理模塊用于根據(jù)所述參考光信號和回波光信號的各個脈沖時刻擬合出調(diào)制信號的擬合信號，比較調(diào)制信號和擬合信號得到相位差，根據(jù)相位差計算得到被測目標的距離值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位式激光雷達測距裝置，其特征在于，所述控制模塊包括調(diào)制信號產(chǎn)生電路、采樣保持電路、斜坡信號產(chǎn)生電路、比較器和脈沖發(fā)生器；

所述調(diào)制信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生預定頻率的正弦連續(xù)信號作為調(diào)制信號；

所述采樣保持電路用于對調(diào)制信號進行連續(xù)采樣并保持，將電壓采樣值輸出比較器的正向輸入端；

所述斜坡信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生固定斜率的斜坡信號輸出到比較器的反向輸入端，并判斷是否收到控制信號，在沒有收到控制信號時，保持當前的斜坡信號持續(xù)輸出，在收到控制信號時，終止輸出當前的斜坡信號并重新產(chǎn)生新的斜坡信號輸出到比較器的反向輸入端；

所述比較器用于比較電壓采樣值和斜坡信號，在電壓采樣值和斜坡信號相等時，向斜坡信號產(chǎn)生電路和脈沖發(fā)生器輸出控制信號；

所述脈沖發(fā)生器用于在接收到控制信號時觸發(fā)生成調(diào)制脈沖，并將多個連續(xù)的調(diào)制脈沖組成的調(diào)制脈沖序列發(fā)送至激光器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位式激光雷達測距裝置，其特征在于，所述信號處理模塊采用非線性最小二乘擬合法進行擬合，所述擬合信號的擬合函數(shù)為：

x(t)＝a₀cos(2πft)+b₀sin(2πft)+c₀

其中，t為脈沖時刻，x(t)為調(diào)制信號在脈沖時刻t對應(yīng)的幅度值，f為預定頻率，a₀、b₀和c₀為待求解的擬合參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位式激光雷達測距裝置，其特征在于，所述探測光信號和參考光信號的功率比為99:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位式激光雷達測距裝置，其特征在于，所述探測光信號在發(fā)射之前，所述發(fā)射光學系統(tǒng)還用于對探測光信號進行準直、擴束。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位式激光雷達測距裝置，其特征在于，所述第一脈沖記錄模塊和第二脈沖記錄模塊為事件計時器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位式激光雷達測距裝置，其特征在于，所述第一脈沖記錄模塊和第二脈沖記錄模塊為數(shù)據(jù)采集器。