[发明专利]距离量测方法及系统

说明书

  

技术领域

本发明关于一种距离量测方法及系统，更特别的是关于一种较精确的距离量测方法及系统。

背景技术

距离量测方法及系统通常分为光信号的收发及时间量测两部分，再利用光速率值及取得的时间值进行距离运算，以取得与待测物间的距离值。时间的量测是用于量测光信号往返待测物时所经过的时间，基于该时间及光速率值即可估算出距离值，而时间量测则通常是利用一基础频率信号(或定义为已知的时间)来换算出光信号于收发之间所经过的时间。

时间量测法是利用该光信号于收与发之间时，该基础频率信号的周期次数及该基础频率信号的默认频率值来取得时间值的，而取得该基础频率信号的周期次数的精准度就影响着所取得的时间值的准确度。

取得该基础频率信号周期次数的作法一般是利用计数法来进行，于一闸门时间也就是光信号的收与发的时间并对闸门时间内的基础频率信号进行周期数量的计数。然而，由于闸门时间内的基础频率信号的周期数量通常不会是整数值，因此，此种方式容易在闸门时间的开始与结束处造成误差，例如：少计数半个周期数或多计数半个周期数等。

发明内容

本发明的一目的在于提高距离量测过程中的指令周期及量测的准确性。

本发明的另一目的在于减少电路占用面积及减少功耗。

为达上述目的及其他目的，本发明提出一种距离量测方法，其利用光信号的光速率值及时间量测法所取得的该光信号往返的时间值，进行与待测物间的距离运算，其特征在于该时间量测法包含：提供一参考信号；基于该参考信号产生具相同频率的多个相位移信号，该等相位移信号间系间隔一固定相位；设定一频率屏蔽，其系起始于发射该光信号时的一发射信号，终止于接收到反射的该光信号的一接收信号；在该频率屏蔽的起始时序点至该参考信号发生第一触发状态的时间区间内，计数该等相位移信号发生第二触发状态的次数Nd1；在该频率屏蔽的时间区间内，基于该第一触发状态，计数该参考信号发生的周期次数Nb；在该频率屏蔽的终止时序点至该参考信号发生第一触发状态的时间区间内，计数该等相位移信号发生第二触发状态的次数Nd2；及依后式取得该光信号往返之时间值t，t＝(Nb/Fb)＋[Nd1/(Fb/M)]－[Nd2/(Fb/M)]，其中，Fb为该参考信号之频率，M为该等相位移信号的个数，M≧2。

为达上述目的及其他目的，本发明提出一种距离量测系统，其包含：一光信号产生单元，其用于发射一光信号及接收自一待测物反射的该光信号，并基于该光信号的发射与接收对应产生一发射信号及一接收信号；一信号输入端，其用于接收该发射信号及该接收信号；一距离量测器，其连接该信号输入端以接收该发射信号及该接收信号，以及用于产生频率值为Fb的一参考信号，并基于该参考信号产生具相同频率且彼此互相间隔一固定相位的M个相位移信号，以及用于产生起始于该发射信号且终止于该接收信号的一频率屏蔽，以及用于在该频率屏蔽的起始时序点至该参考信号发生第一触发状态的时间区间内计数该等相位移信号发生第二触发状态的次数Nd1，以及用于在该频率屏蔽的时间区间内基于该第一触发状态计数该参考信号发生的周期次数Nb，以及用于在该频率屏蔽之终止时序点至该参考信号发生第一触发状态的时间区间内计数该等相位移信号发生第二触发状态的次数Nd2，以及用于输出该等数值Fb、M、Nb、Nd1、及Nd2；及一运算装置，其连接该距离量测器，用于接收该等数值并依下式进行运算以取得该光信号往返该待测物的时间值t，以及用于根据该时间值t及光速率值c(3×10⁸ m/s)进行与待测物间的距离运算，t＝(Nb/Fb)＋[Nd1/(Fb/M)]－[Nd2/(Fb/M)]，其中，M≧2。

在一实施例中，该距离量测器包含：一基频产生单元，其用于产生一基频信号；一倍频单元，其连接该基频产生单元，用于将该基频信号倍频为该参考信号；及一可编程门阵列，其连接该信号输入端以接收该发射信号及该接收信号，以及连接该倍频单元以接收该参考信号，以及用于产生该等数值M、Nb、Nd1、及Nd2并输出该等数值Fb、M、Nb、Nd1、及Nd2。

在一实施例中，该运算装置可为一控制单元及一计算机装置的二者中的其中之一。

在一实施例中，该第一触发状态可为上缘触发状态及下缘触发状态的二者中的其中之一；该第二触发状态可为上缘触发状态及下缘触发状态的二者中的其中之一。

在一实施例中，所产生的该等相位移信号的个数可为4个或8个。

在一实施例中，该参考信号的频率Fb可直接被取代为一默认值。