[发明专利]使用相位变异的光学测距装置及其方法

说明书

本发明涉及使用光束测距的装置，特别是可不接触地用光束测量到目标的距离的、使用相位变异的光学测距装置及其方法，从而可用于各种距离的测量，其中包括汽车碰撞预防系统的距离测量。

常用测距装置大多适用于：使用标准器件与相应长度相比较地测量到目标的距离。

这样的常用测距装置使用三角学的方法来测量距离。因此，常用测距装置需要同所测距离相对应长度相比较的测量器件，或者需要用许多测量器件，以便计算距离。结果，常用测距装置的结构复杂。特别是常用测距装置不能安装在汽车上来连续测量在移动中汽车的距离。

为了将其安装于所需汽车上，连续测量在移动中的在前和在后汽车的距离，从而防止汽车碰撞，曾研究和发展使用激光光束和超声波的测距装置。然而，由于超声波的天然特性，使用超声波的测距装置有缺点，即它不能完成长距离测量。使用超声波的测距装置同样不能在高速下测量距离。另一方面，使用激光光束的测距装置不可能精确地完成距离测量。

此外，前苏联文献SU-628-751于1981年8月公开了一种光学速度计，其涉及一种用于测量距离的仪器，可应用于大地测量、导航及机械工程领域。其光源由相关器导向，通过发送调制器，在此根据发生器的频率f₁进行调制，从该调制器起一部分光经过反射器和光学系统到达接收调制器。另一部分光通过光标到达接收调制器，由该调制器接收到的信号进一步被发生器的频率f₂进行调制。两个不同频率的信号传送到光电探测器，经光电转换后，将二者的相位在相位计中进行比较。从而获得待测的距离。

本发明目的在于：提供一种使用相位变异的光学测距装置及其方法，其中，可不接触地使用光束简单地和迅速地测量到目标的距离，从而可用于各种距离的测量，其中包括在汽车碰撞预防系统中的测距。

本发明目的是这样达到的：

按照本发明的一个方面，提供一种使用相位变异的光学测距装置，所述装置包括：光发射装置、光接收装置、信号发生器/相位差检出装置和控制装置，所述光发射装置用于发射作为到目标的测距介质的高功率断续脉冲光束；所述光接收装置用于接收从目标反射回来的光束；所述信号发生器/相位差检出装置用于：响应从所述光发射装置来的驱动信号和从所述光接收装置来的输出信号而分别发生第一和第二伪断续脉冲信号，检出在所发生的第一和第二伪断续脉冲信号之间的相位差，以及在所检出的相位差基础上，测量相位延迟时间；所述控制装置用于：响应从所述信号发生/相位差检出装置的输出信号而控制系统的全部操作。

按照本发明另一个方面，提供一种使用相位变异的光学测距方法，所述方法包括：步骤(a)：使系统启动和完成自诊断来检查系统是否正常；步骤(b)：如果在步骤(a)中检查出来系统不正常，则停止系统的操作；步骤(c)：如果在步骤(a)中检查出来系统是正常的，则发射高功率断续脉冲光束并且发出第一触发脉冲信号，以便产生第一伪断续脉冲信号和基准脉冲信号；步骤(d)：以所述基准脉冲信号乘所述第一伪断续脉冲信号，低通滤波该相乘信号以及对低通滤波信号的相位进行补偿；步骤(e)：对所述基准脉冲信号进行计数操作，直到第二触发脉冲信号发生为止，如果第二触发脉冲信号发出，则停止所述基准脉冲信号计数操作，以及发生第二伪断续脉冲信号；步骤(f)：以所述基准脉冲信号乘所述第二伪断续脉冲信号，低通滤波该相乘信号和对低通滤波信号的相位进行补偿；以及步骤(g)：检出在所述二个经相位补偿的信号之间的相位差，在所检出的相位差基础上计算光传输时间，并在所算出的光传输时间的基础上计算到目标的距离。

本发明具有良好效果。按照本发明，通过在脉冲光束的发射和接收的时间点检出在伪脉冲之间的相位差来完成测距。因此，在长距离测量系统中可使用脉冲激光二极管，无接触地使用光束来测量到目标的距离。这种测距装置和方法的效果还在于能提高系统的精确性。本发明装置和方法也能用于测量各种距离，其中包括汽车碰撞预防系统的距离测量。

以下结合附图对本发明进行详细说明，从下列说明将使本发明上述目的和其它目的、特性和优点更加清楚。

附图1是本发明使用相位变异的光学测距装置的方框图；

附图2A和2B操作流程图，图中示出本发明使用相位变异的光学测距方法。