專利名稱：一種消除高重頻激光測距脈沖混疊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除高重頻激光測距脈沖混疊的方法，可用于擴展使用傳統(tǒng)測距方式的高重頻激光測距儀的作用范圍。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的脈沖激光測距儀采用記錄發(fā)射激光脈沖(定義為主波)和返回激光脈沖(定義為回波)之間的時間間隔進行距離測量。如附圖1，通過記錄主波和回波的時間間隔可以獲得測距值，測時電路能夠記錄主波之后的一個或者幾個回波。
上述測距方式在回波檢測到回波之前不允許出現(xiàn)2個或以上的主波，否者測時電路會測量回波之前的最后ー個主波。因此，這種測距方式理論上能夠測量的最大時間間隔小于發(fā)射的激光主波之間的間隔，也就是說其最大作用距離限制于激光發(fā)射頻率，頻率越高，作用距離越小。當激光的發(fā)射頻率越來越高吋，要求的作用距離又不能減小吋，這種矛盾就更關(guān)出了。因此，本發(fā)明設(shè)計了ー種消除高重頻激光測距脈沖混疊的方法，讓激光的發(fā)射頻率不再是限制作用距離的絕對因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種消除高重頻激光測距脈沖混疊的方法，解決技術(shù)問題？讓激光的發(fā)射頻率不再是限制作用距離的絕對因素。本發(fā)明采用硬件方案實現(xiàn)。采用硬件實現(xiàn)的計數(shù)方案主要包括激光源和測時電路之間的多路選通開關(guān)；N個測時電路，N根據(jù)需要擴展的測距范圍和式(2)計算出；每一個測時電路需要屏蔽時間邏輯。
I.選通開關(guān)選通開關(guān)的作用是，實現(xiàn)將激光源發(fā)出的高頻主波觸發(fā)脈沖序列中的相連脈沖分別選通進不同的測時電路，從而降低每ー個測時電路接收到的主波脈沖的頻率，如附圖2所示。因為對于每ー個測時電路，在接收到觸發(fā)該測時電路的主波對應(yīng)的回波之前，不容許另外的主波觸發(fā)該測時電路。因此，其最大的極限測距距離為其接收到的主波脈沖頻率。通過選通開關(guān)，降低了每ー個測時電路接收到的主波脈沖的頻率，從而增加了每ー個測時電路的測距范圍。2.測時電路測時電路與傳統(tǒng)的激光測距儀測時電路相同，在接收到主波觸發(fā)信號后，計時器開始計時；接收到ー個回波后，測時電路停止計時。將計時器里的時間帶入式(I)即可計算出該主波測到的距離。3.屏蔽時間邏輯對于每ー個測時電路，其接收到的主波只是激光源發(fā)出的全部主波的一部分。但是，由于所有的測時電路共用一個回波探測器，因此，每ー個測時電路會接收到所有的回波。如附圖2所示，測時電路I在接收到主波脈沖3之后計時器開始計時，如果不設(shè)置一段屏蔽時間，則在接收到回波2后計時器停止計時。顯然，根據(jù)計時器的值算出的距離是錯誤的。如果根據(jù)測時電路的測距范圍，在接收到主波觸發(fā)信號后，設(shè)置一段屏蔽時間，如附圖2所示，屏蔽掉了回波2后，正確接收到了回波3。屏蔽時間邏輯可以設(shè)置為在屏蔽時間間隔內(nèi)，計時器不響應(yīng)任何回波信號。5.本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明只需對傳統(tǒng)的測距儀進行簡單改進即可實現(xiàn)，主要改進是増加了主波選通開關(guān)，多個測時電路，對每一個測試電路在接收到主波觸發(fā)信號后設(shè)置一段屏蔽時間。因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。


圖I為傳統(tǒng)脈沖激光測距方式示意圖。圖2為為本發(fā)明的原理圖。
具體實施例方式下面根據(jù)附圖2給出本發(fā)明ー個較好實施例子，以便進一步給出本發(fā)明的技術(shù)細節(jié)，使能更好地說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功能特點，但不是用來限定本發(fā)明的保護范圍。系統(tǒng)硬件構(gòu)成激光源，激光源是每ー種主動測距儀的最重要部件，這里關(guān)注的指標是最高重復(fù)頻率。重復(fù)頻率越高，在單位時間內(nèi)能獲得的距離數(shù)據(jù)越多。對于傳統(tǒng)的測距儀，高的重復(fù)頻率同時也限制了測距的范圍。 選通開關(guān)，將主波序列中的相連脈沖選通到不同的測時電路中。測時電路，用于測量主波和回波之間的時間，從而計算出測量距離。本發(fā)明的具體實施方案如下I.參閱附圖2，在第2個主波發(fā)出之前，回波還沒有回來，因此，如果直接將信號送入第一個測時電路，將會測量第2個主波和第I個回波的時間間隔，出現(xiàn)激光脈沖測量混疊的情況，計算出錯誤的測距值。2.在附圖2中，主波分成了 2路，分別通過選通開關(guān)，第I路允許通過主波I、主波
3、主波5等，第2路允許通過主波2、主波4、主波6等，則在要測量的主波和回波之間只保留了一路正確的主波，見附圖2，分路之后測量時第I個主波可以直接測量到正確值，第2個主波之后會出現(xiàn)兩個回波，回波2才是正確的回波信號，因此，需要根據(jù)要求測量的范圍在主波之后設(shè)置一段屏蔽的時間間隔，如圖中虛框所示，這樣就可以消除高重頻激光脈沖測量混疊的情況，得到正確的測距值，此時擴展的范圍是2倍的激光脈沖間隔，如果需要擴展更多倍，則可將主波分成更多路。
權(quán)利要求
1.一種消除高重頻激光測距脈沖混疊的方法，其特征在于對激光發(fā)射脈沖進行開關(guān)選通控制，依次進入不同的測時電路，同吋，對于每ー個測時電路，在接收到主波觸發(fā)信號后，需要根據(jù)其測距范圍設(shè)置一段屏蔽時間，屏蔽掉不屬于觸發(fā)該測時電路的主波對應(yīng)的回波信號；設(shè)測時電路數(shù)目為N，即激光發(fā)射脈沖被分路的數(shù)目，激光脈沖重復(fù)頻率為f。則發(fā)送第一主波后，該主波會觸發(fā)第一路測量電路的定時器，通過選通開關(guān)，后面的N-I個主波不會觸發(fā)第一路測量電路的定時器，而是分別觸發(fā)其余的N-I路測量電路的定時器，對于第一路測量電路，在接收到主波觸發(fā)信號后，根據(jù)其測量的距離范圍，設(shè)置一段屏蔽時間間隔，屏蔽掉不屬于觸發(fā)該測量電路的主波對應(yīng)的回波，因此，觸發(fā)第一路測量電路的主波和相應(yīng)的回波的最大時間間隔可以達到N τ，τ = 1/f ;激光脈沖重復(fù)頻率為f，光速為C，對應(yīng)的可以測量的最大距離D2是
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種消除高重頻激光測距脈沖混疊的方法，其特征在于所述的方法不僅可以用硬件方式實現(xiàn)，還可以在全波形記錄發(fā)射激光和接收激光的測距儀中通過軟件方式實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消除高重頻激光測距脈沖混疊的方法，可用于擴展高重頻激光測距儀的作用范圍。本發(fā)明通過采用選通開關(guān)，使得高重頻主波脈沖序列中不同位置的主波脈沖進入不同的測時電路，用于觸發(fā)測時距離的計時器；對于不同的測時電路，根據(jù)其接收到的主波的測距范圍，在接收到主波后設(shè)置一段屏蔽的時間間隔，屏蔽掉非該主波的回波；該方法能擴展的作用范圍和激光重頻相關(guān)，理論最大值是激光重頻的整數(shù)倍，倍數(shù)等于激光發(fā)射脈沖被分路的數(shù)目；這種消除高重頻激光測距脈沖混疊的方法，不僅可以用硬件方式實現(xiàn)，也可以采用軟件方式實現(xiàn)，使用全波形記錄發(fā)射激光和接收激光的測距儀，再采用軟件的方法分析處理。
文檔編號G01C3/00GK102679948SQ20121008667
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者張琰, 徐衛(wèi)明, 楊孟, 舒嶸 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所