[發(fā)明專利]高精度的融合算法光學(xué)傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110489573.5
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113156448A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳文東;黃杰峰;侴智;鄭以磊
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市邁測科技股份有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/4865;G01S7/481
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 魏宇星

本申請涉及一種高精度的融合算法光學(xué)傳感器，包括激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和雷達(dá)電路板，雷達(dá)電路板連接激光發(fā)射裝置和激光接收裝置；雷達(dá)電路板用于根據(jù)預(yù)設(shè)相位算法控制激光發(fā)射裝置和激光接收裝置進(jìn)行激光測距，得到第一距離數(shù)據(jù)；根據(jù)飛行時間法控制激光發(fā)射裝置和激光接收裝置進(jìn)行激光測距，得到第二距離數(shù)據(jù)；以及根據(jù)第一距離數(shù)據(jù)和第二距離數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到更精確的測量距離；其中，預(yù)設(shè)相位算法的測距精度高于飛行時間法的測距精度，預(yù)設(shè)相位算法的重復(fù)測量頻率低于飛行時間法。通過在飛行時間測距法基礎(chǔ)上融合高精度的相位測距算法進(jìn)行雷達(dá)測距，同時具備高測頻和高精度，擴(kuò)大高精度的融合算法光學(xué)傳感器的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及測距設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高精度的融合算法光學(xué)傳感器。

背景技術(shù)

隨著人工智能的發(fā)展，無人技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于生活的各個角落，如無人車，無人超市、掃地機(jī)、機(jī)器人、自動機(jī)械臂等，而很多無人技術(shù)產(chǎn)品都離不開光學(xué)傳感器的運用。例如激光雷達(dá)作為一種光學(xué)傳感器，是通過脈沖激光照射目標(biāo)并用傳感器測量反射脈沖返回時間來測量目標(biāo)距離的測量儀器。

傳統(tǒng)的激光雷達(dá)基于激光飛行時間測距，用機(jī)械轉(zhuǎn)鏡、MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微機(jī)電系統(tǒng))振鏡、激光相控陣單元等器件改變激光的出射角?；诩す怙w行時間法測距的激光雷達(dá)量程較近(幾十米到幾百米量級)、重復(fù)測量頻率高(萬赫茲以上)但精度較差(厘米級)。另一種基于相位法的激光測距技術(shù)則特性幾乎相反，量程較遠(yuǎn)(百米到千米量級)且精度較高(毫米級)，但相位法測距值包含2π周期不確定性，需用多個不同相位做測量和對比，多組測距值的交集即為準(zhǔn)確測距值，整體上的重復(fù)測量頻率低(一般千赫茲以下)而很少在激光雷達(dá)上使用。如何提供一種同時具備高重復(fù)測量頻率和高精度的光學(xué)傳感器，從而讓光學(xué)傳感器應(yīng)用于更多領(lǐng)域，是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種同時具備高測頻和高精度的融合算法光學(xué)傳感器，擴(kuò)大光學(xué)傳感器的應(yīng)用范圍。

一種高精度的融合算法光學(xué)傳感器，包括激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和雷達(dá)電路板，所述雷達(dá)電路板連接所述激光發(fā)射裝置和所述激光接收裝置；

所述雷達(dá)電路板用于根據(jù)預(yù)設(shè)相位算法控制所述激光發(fā)射裝置和所述激光接收裝置進(jìn)行激光測距，得到第一距離數(shù)據(jù)；根據(jù)飛行時間法控制所述激光發(fā)射裝置和所述激光接收裝置進(jìn)行激光測距，得到第二距離數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述第一距離數(shù)據(jù)和所述第二距離數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到更精確的測量距離；其中，所述預(yù)設(shè)相位算法的測距精度高于所述飛行時間法的測距精度，所述預(yù)設(shè)相位算法的重復(fù)測量頻率低于所述飛行時間法。

在其中一個實施例中，所述激光發(fā)射裝置包括激光發(fā)射器，所述激光發(fā)射器連接所述雷達(dá)電路板；所述雷達(dá)電路板控制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光至目標(biāo)物。

在其中一個實施例中，所述激光接收裝置包括接收透鏡和激光接收器，所述激光接收器連接所述雷達(dá)電路板；目標(biāo)反射激光經(jīng)所述接收透鏡傳輸至所述激光接收器。

在其中一個實施例中，所述預(yù)設(shè)相位算法為相位激光測距法。

在其中一個實施例中，所述雷達(dá)電路板將所述激光發(fā)射器調(diào)制為第一預(yù)設(shè)頻率，將所述激光接收器調(diào)制為第二預(yù)設(shè)頻率；所述雷達(dá)電路板根據(jù)所述激光接收器混頻得到的測距正弦波信號，通過快速傅里葉計算出相位，根據(jù)所述相位和預(yù)設(shè)相位算法計算得到第一距離數(shù)據(jù)；其中，所述測距正弦波信號的頻率為第一預(yù)設(shè)頻率和第二預(yù)設(shè)頻率之差。

在其中一個實施例中，所述雷達(dá)電路板將第三預(yù)設(shè)頻率的信號調(diào)制到所述激光發(fā)射器，并根據(jù)所述激光接收器輸出的信號計算得到飛行時間差，根據(jù)所述飛行時間差計算得到第二距離數(shù)據(jù)。

在其中一個實施例中，高精度的融合算法光學(xué)傳感器還包括支撐臺面，所述激光發(fā)射器和所述接收透鏡設(shè)置于所述支撐臺面。