[发明专利]用于对目标对象进行距离测量的测距仪

说明书

本公开涉及用于对目标对象进行距离测量的测距仪，该测距仪用于借助于定向(尤其是准直)发射射束(7)来针对目标点进行高准确度的单点距离测量，其中，接收器具有用于获取接收射束(70)的基于微单元结构的光电传感器，尤其是其中，传感器被设计为单光子雪崩光电二极管(15、15A、15B)的结构。接收器和计算机单元(13)在这种情况下被配置用于，对于使用接收器的子区域(35、35subgt;[1‑5]/subgt;)获取的接收射束(70)的不同横截面分量来导出一组运行时间，并因此，例如，使得能够实现有关接收射束(70)是否具有在单个目标或沿其横侧扩展的多个目标上反射的发射射束(7)的一部分的评估。

技术领域

本发明涉及一种测距仪，该测距仪用于借助于定向(尤其是准直)发射射束来针对目标点进行高准确度的单点距离测量，其中，在接收信号的处理期间识别多个目标。

根据本发明的光电测距仪例如适于大地测量和工业测量领域中的距离和坐标测量装置，其中，通常使用LIDAR、激光跟踪仪、视距仪、激光扫描仪或轮廓仪(profiler)。

背景技术

在电子或光电测距领域已知各种原理和方法。一种方法包括朝着待测量目标发射脉冲化电磁辐射(例如，激光)，并且随后接收来自作为反向散射对象的该目标的回射，其中，例如可以基于该脉冲的运行时间、形式和/或相位来确定距该待测量目标的距离。同时，作为标准解决方案，这种激光测距仪已在许多领域中广泛使用。

通常使用两种不同的方法或它们的组合来检测反向散射脉冲序列中的反向散射脉冲。

在所谓的阈值方法中，当入射在所使用的测距装置的检测器上的辐射的强度超出某个阈值时，检测光脉冲。该阈值防止来自背景的噪声和干扰信号被不正确地检测为有用信号，即，检测为发射脉冲的反向散射光。

另一种方法基于反向散射脉冲的采样。这种方法通常用在弱反向散射信号(例如，脉冲信号)的情况下，举例来说，如由于较大测量距离所引起。这种方法也可以被认为是积分信号获取，其中，通过采样来获取整体信号信息以及基本噪声信息二者。这例如导致测量准确度的提高。通过采样由检测器获取的辐射，在采样范围内识别信号，最后按时间顺序确定该信号的位置来检测发射信号。由于使用与发射速率同步的接收信号的多个采样值和/或总和，即使在不利的情况下也可以识别有用的信号，并因此也可以管理较大距离或有噪声或经受干扰的背景场景。

目前，在这种情况下，往往借助于波形数字化方法(“波形数字化”，WFD)对由检测器获取的辐射的模拟信号的整个波形进行采样。在识别接收信号的关联发射信号(ASK、FSK、PSK等)的编码之后，信号运行时间(“脉冲运行时间”)根据经采样、数字化并重建的信号的定义的曲线点(例如，拐点、曲线最大值)非常准确地确定，或者借助于根据时间插值已知的最佳滤波器整体地确定。

对于脉冲运行时间的确定，另选地或附加地，通常还针对相对于编码或调制脉冲或脉冲序列的幅度、相位、极化、波长和/或频率编码或调制的脉冲或脉冲序列进行(快速)采样。

例如，在按时间顺序非常精确地采样反向散射信号的方法的情况下，由检测器生成的电信号借助于模拟至数字转换器(ADC)被转换成数字信号序列。随后，通常实时地进一步处理该数字信号。在第一步骤中，该信号序列由专用数字滤波器解码(即，识别)，最后确定描述该信号序列内的时间间隔的签名的位置。时间分辨签名(time-resolvingsignatures)的示例是重心、正弦/余弦变换、或者例如包括根据脉冲形式导出的权重系数集的幅度缩放FIR滤波器(“有限脉冲响应滤波器”)。为了消除可能的距离漂移，还比较来自内部启动信号的相应时间分辨签名。为了避免不可逆的采样误差，应用本领域技术人员已知的附加数字信号变换，例如，重采样。