[发明专利]一种TDC结合相位激光测距方法及系统

说明书

本发明提供一种TDC结合相位激光测距方法及系统，实现方式简便，具有较高的测量精度，测量的距离不受激光重频影响，在实现高重频测距功能前提下，实现远距离测距，系统性能稳定、可靠。

技术领域

本申请涉及激光测距技术领域，特别涉及一种TDC结合相位激光测距方法及系统。

背景技术

激光探测技术是继GPS以来在遥感测绘领域的又一场技术革命。在国际上已有超过十年的发展历史，因其高速、高效、高精度的特点为各行业所青睐广泛应用于城市规划、文物与遗迹复原、数字城市以及地址灾害相关领域，正在发挥着越来越重要的作用。

目前国内市场相位式激光扫描仪多采用国外设备集成，激光测距作为激光探测技术基础，现对其重频、作用距离以及精度要求越来越高。相位式激光测距作为一种应用广泛的测距技术，具有高精度的优点。但传统相位式测距通过连续脉冲测量相位方式，使得测量远距离与高重频无法兼顾、且需要通过AD采样后进行数字算法进行鉴相，因此现有相位式测距方法电路更复杂，且测距精度受算法和采样精度影响。传统的相位式测距方式存在以下缺点：

a）激光光源发射的连续正弦波，测量远距离时对激光器自身的功率要求很高，而且波形失真严重，一般不用相位法进行远距离测距；

b）为实现远距离高精度测距，需要采用多组测量尺，分别作为粗测量和高精度测量，系统相对复杂；

c）激光器光源驱动输出正弦波不稳定性直接影响相位测距的精度；

d）采用单纯的相位测距需要用ADC采样，算法实现复杂；

因此，现有技术存在缺陷，急需改进。

发明内容

本发明实施例提供一种TDC结合相位激光测距方法及系统，结合激光相位测距和时间测距方法，利用FPGA实现TDC算法，实现了细时间间隔测量，减少了算法难度及硬件处理资源。

本发明实施例提供一种TDC结合相位激光测距方法，包括以下步骤：

由FPGA产生两路具有相同频率的高重频脉冲基准信号S1和调制脉冲信号，所述调制脉冲信号驱动激光器发射激光信号，所述激光信号被分为两路，其中能量较弱的一路为起始信号；能量较强的另一路为探测信号，所述探测信号打到待测目标经过漫反射返回为回波信号；

所述起始信号经过光电转换放大为信号S2，所述回波信号经过光电转换，并根据与所述待测目标距离的变化调整可控增益放大为信号S3；

所述信号S1，S2，S3分别经混频滤波放大，输出三路下变频正弦波信号S01，S02，S03；所述信号S01，S02，S03经过比较器延时衰减实现恒比定时，将相位信息转换为时间数据，输出带有比较相位点时刻信息的信号S11，S22，S33；

将所述信号S11，S22，S33送入FPGA，通过时钟计数结合加法器的进位延时链进行时间间隔测量，并转换为对应的距离。

本发明的TDC为时间数字转换技术，本发明通过FPGA（Field－Programmable GateArray，…，即现场可编程门阵列）实现数字时间转换。

本申请实施例提供一种TDC结合相位激光测距系统，包括：

激光器，用于发射激光信号，并将所述激光信号分为两路信号，其中能量较弱的一路为起始信号，能量较强的另一路为探测信号；

收发光路，用于使所述探测信号和所述探测信号打到待测目标经过漫反射返回的回波信号光路同轴，实现所述回波信号焦距点的位置要求；