[發明專利]一種基于自混合半導體激光器的激光測距方法和裝置

有效

• 申請號: 202110382963.2
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112965074B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 易先林;陳新;張金;何暢;楊睿
• 申請（專利權）人: 湖南國天電子科技有限公司
• 主分類號: G01S17/36
• 分類號: G01S17/36;G01S7/48
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明提供一種基于自混合半導體激光器的激光測距方法及裝置，所述裝置包括外殼、用于顯示激光測定距離參數的顯示屏和位于顯示屏下部的多個操作按鍵，所述外殼內部設置有自混合半導體激光器，所述激光器內設置有控制模塊、激光發射模塊、激光二極管、發射激光透鏡、接收激光透鏡、光電探測器、放大電路模塊、整形電路模塊、激光接收模塊、計時單元；激光器利用測距信號相位差模塊計算的相位調制幅度σ、激光發射返回時間τ₀和輻射頻率偏差增量Δω經距離計算模塊最終計算出激光器至被測物體距離L。該激光測距方法和裝置無需調整輻射波長檢查或到反射鏡的距離，即可進行準確測量激光距離，無需提供大量適合于激光波長變化線性段的干擾極大值的。

技術領域

本發明屬于激光測距技術領域，具體涉及一種基于自混合半導體激光器的激光測距方法和裝置。

背景技術

激光因其具有方向性好、亮度高、單色性好等優點被應用于地形測量、房子裝修、工程測量、人造衛星測距、機器人避障等領域。隨著機器人、智能駕駛、物聯網智能停車等技術的發展，人們對激光測距的測距精度、測量時間和穩定性提出更高的要求。因受各種環境因素的影響，激光測距很難達到理想的測距狀態。因此，如何快速、準確、穩定地對目標距離實現測量，成為目前智能行業迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明針對上述缺陷，提供一種利用自混合半導體激光器的自混合干涉并進行諧波調制，無需調整輻射波長檢查或到反射鏡的距離，即可進行準確測量激光距離，無需提供大量適合于激光波長變化線性段的干擾極大值的激光測距方法和裝置。

本發明提供如下技術方案：一種基于自混合半導體激光器的激光測距方法，包括以下步驟：

S1：控制模塊向激光發射模塊發出測量命令，激光二極管收到激光發射模塊發出的發射激光命令后，將所發射的輻射固有頻率ω₀反饋給控制模塊中的測距信號相位差計算模塊，并發射激光，所述激光發射模塊將激光發射初始時間點t_start發送給計時模塊；

S2：所述激光經目標物體反射后原路返回，并被激光發射腔內的光電探測器接收，光電探測器將接收到的光信號轉化為電信號后經放大電路模塊和整形電路模塊放大整形，傳輸給激光接收模塊，激光接收模塊將接收到的光返回信號時間點t_stop發送給計時模塊，將反射后得到的激光二極管輻射頻率偏差增量Δω傳輸給控制模塊中的測距信號相位差計算模塊；

S3：所述測距信號相位差計算模塊計算輻射頻率ω(j(t))、輻射功率P(j(t))，并應用所述輻射頻率ω(j(t))和輻射功率P(j(t))構建對應得到的所述P(j(t))的貝塞爾函數級數展開的譜分量振幅的傅里葉譜S_n的譜諧波振幅計算相位調制的幅度σ；

S4：計時模塊利用所述S1步驟得到的所述激光發射初始時間點t_start和光返回信號時間點t_stop計算通過激光輻射到物體再返回至所述激光器的時間τ₀，并傳輸給距離計算模塊；

S5：距離計算模塊采用所述S1步驟得到的輻射頻率偏差增量Δω、所述S3步驟的得到的相位調制幅度σ和所述S4步驟得到的通過激光輻射到物體再返回至所述激光器的時間τ₀計算所述激光器至被測物體距離L；

S6：顯示模塊顯示被測物體距離L，結束測量；

S7：復位模塊將所有所述模塊復位等待下一次測量命令。

進一步地，所述S3步驟包括以下步驟：

S31：構建自混合激光器輻射功率模型：

P(j(t))＝P₁(j(t))+P₂cos(ω(j(t))τ₀(t))；