[發(fā)明專利]光學(xué)測(cè)距裝置及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 94113328.1
• 申請(qǐng)日: 1994-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN1110398A
• 公開（公告）日: 1995-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙正植;任永彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01C3/00
• 分類號(hào): G01C3/00
• 代理公司: 北京市中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理公司
• 代理人: 張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明涉及使用光束測(cè)距的領(lǐng)域，特別涉及光學(xué)測(cè)距裝置及其方法。其中，可使用光束通過純光移動(dòng)時(shí)間、無接觸地精確測(cè)量距目標(biāo)的距離，因此，本發(fā)明裝置及方法可用于測(cè)量各種距離，其中包括車輛碰撞預(yù)防系統(tǒng)的測(cè)距。

現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)距裝置大多適用于使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量器件與相應(yīng)長(zhǎng)度相對(duì)地測(cè)量到目標(biāo)的距離。

這樣的現(xiàn)有技術(shù)測(cè)距裝置使用三角學(xué)測(cè)距，因此，現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)距裝置需要一種與一定長(zhǎng)度對(duì)比的相對(duì)測(cè)量器件，該長(zhǎng)度與所測(cè)距離相對(duì)應(yīng);或者需要多臺(tái)測(cè)量器件以便計(jì)算其距離。結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)測(cè)距裝置在結(jié)構(gòu)上復(fù)雜。特別是，把常用測(cè)距裝置安裝在汽車上是不可能的，因而，也不可能用于連續(xù)測(cè)量汽車的移動(dòng)距離。

為解決上述問題，人們?cè)岢鲞^光學(xué)測(cè)距裝置，這種常用光學(xué)測(cè)距裝在測(cè)量光移動(dòng)時(shí)間和光速的基礎(chǔ)上先測(cè)量光移動(dòng)時(shí)間，然后測(cè)量距目標(biāo)的距離，距離測(cè)量的精密度依光移動(dòng)時(shí)間測(cè)量的準(zhǔn)確性而定。然而，由于光束每一毫微秒（1??nsec）移動(dòng)30cm，因此，精確地測(cè)量光移動(dòng)時(shí)間是很困難的。

常用光學(xué)測(cè)距裝置也適用于向目標(biāo)發(fā)射脈沖光束，將從目標(biāo)反射回來的光束轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再將轉(zhuǎn)換的電信號(hào)放大，從而使用放大的電信號(hào)來測(cè)量光移動(dòng)時(shí)間。這里，用光發(fā)射裝置將脈沖光束發(fā)射到目標(biāo)，用光接收裝置接收從目標(biāo)返回的光束。顯然，當(dāng)所測(cè)目標(biāo)的距離增加時(shí)，則從光發(fā)射裝置所發(fā)射的脈沖光束強(qiáng)度就迅速下降，因此，使由光接收裝置所接收的反射光束量迅速下降。為了測(cè)量距離，光接收裝置必須檢測(cè)從光發(fā)射裝置所發(fā)射的脈沖光束的峰值點(diǎn)。因此，就在脈沖光束的發(fā)射和接收中產(chǎn)生距離誤差。更且，當(dāng)將同程度的放大用于每一種距離時(shí)，距離的可測(cè)范圍是很短的;或測(cè)距不可能被完成。

本發(fā)明目的在于：提供一種光學(xué)測(cè)距裝置及其方法，其中，通過精確測(cè)量純光移動(dòng)時(shí)間、不接觸地使用光束測(cè)量距目標(biāo)的距離，從而可應(yīng)用于各種距離的測(cè)量，其中包括汽車碰撞預(yù)防系統(tǒng)的距離測(cè)量。

本發(fā)明目的是這樣達(dá)到的：提供一種光學(xué)測(cè)距裝置及其方法，所述的光學(xué)測(cè)距裝置包括系統(tǒng)控制裝置、光發(fā)射裝置、光接收裝置、觸發(fā)信號(hào)發(fā)生裝置、時(shí)間-距離轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述系統(tǒng)控制裝置用于控制整個(gè)系統(tǒng)的操作;所述光發(fā)射裝置用于響應(yīng)從所述系統(tǒng)控制裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而發(fā)射作為測(cè)量目標(biāo)距離介質(zhì)的高功率脈沖光束;所述光接收裝置用于接收從目標(biāo)反射回的光束;所述信號(hào)發(fā)生裝置用于發(fā)生觸發(fā)信號(hào)，該觸發(fā)信號(hào)指示為測(cè)量光移動(dòng)時(shí)間的啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn);所述時(shí)間-距離轉(zhuǎn)換裝置用于響應(yīng)從所述觸發(fā)信號(hào)發(fā)生裝置來的觸發(fā)信號(hào)和從所述光接收裝置來的輸出信號(hào)而測(cè)量光移動(dòng)時(shí)間，以及用于將所測(cè)光移動(dòng)時(shí)間轉(zhuǎn)換成到目標(biāo)的距離。

本發(fā)明所提供的光學(xué)測(cè)距方法有如下步驟：（a）啟動(dòng)系統(tǒng)并完成自診斷操作，用以檢驗(yàn)系統(tǒng)是否正確;（b）如果在步驟（a）中檢驗(yàn)出系統(tǒng)不正常，則停止系統(tǒng)的操作;（c）如果在步驟（a）中檢驗(yàn)出系統(tǒng)是正常的，則向目標(biāo)發(fā)射高功率脈沖光束，然后發(fā)生觸發(fā)信號(hào);（d）得到在所發(fā)生的觸發(fā)信號(hào)和從目標(biāo)反射回的光束信號(hào)之間的時(shí)間差，并將所得時(shí)間差轉(zhuǎn)換成到目標(biāo)距離。

本發(fā)明光學(xué)測(cè)距裝置及其方法具有顯著效果：可減低由于光束強(qiáng)度的變化所致距離誤差，而距離誤差也能迅速地通過簡(jiǎn)單地調(diào)整測(cè)量光移動(dòng)速度用的啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)而加以校正。更且，甚至不檢測(cè)光束的峰值點(diǎn)，也能精確地完成測(cè)距。此外，距離的可測(cè)范圍可延長(zhǎng)，可精確地完成長(zhǎng)距離測(cè)量。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明裝置和方法進(jìn)行詳細(xì)說明，從下述說明中，本發(fā)明的上述及其它目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。

附圖1是本發(fā)明光學(xué)測(cè)距裝置實(shí)施例1的方框圖;

附圖2A是本發(fā)明光學(xué)測(cè)距裝置實(shí)施例2的方框圖;

附圖2B是按照本發(fā)明裝置實(shí)施例2的光學(xué)測(cè)距方法的操作程序圖;

附圖3A到3F是從附圖2A組件所發(fā)信號(hào)的時(shí)間計(jì)時(shí)圖;

附圖4表示附圖2A中靈敏時(shí)間控制電路的時(shí)間-增益特性曲線圖;

附圖5是按照本發(fā)明光學(xué)測(cè)距裝置實(shí)施例3的方框圖;

附圖6是附圖5中增益變化電路的詳細(xì)方框圖;

附圖7表示在附圖6中增益變化電路的時(shí)間-增益特性曲線圖;

附圖8A是按照本發(fā)明光學(xué)測(cè)距裝置實(shí)施例4的方框圖;

附圖8B是按照本發(fā)明裝置實(shí)施例4的光學(xué)測(cè)距方法的操作程序圖;

附圖9A到9E是附圖8A組件所發(fā)信號(hào)的時(shí)間計(jì)時(shí)圖。