[发明专利]一种提高脉冲式激光测距精度的测距装置及测距方法

摘要

本发明提供了一种提高脉冲式激光测距仪精度的测距装置及测距方法，所述测距装置包括：发射模块，接收模块，模拟开关，延时模块，衰减模块，高速ADC采样模块，高速比较器，计时模块和控制模块。本发明通过高速ADC采集激光发射和接收的信号，将发射和接收的信号分别进行衰减和延时，然后将衰减信号和延时信号进行比较确定激光发射起始时刻和激光接收终止时刻，由于采用这种处理方式得到的激光发射起始时刻和激光接收终止时刻不受接收到的激光信号的幅度的影响，因此可以提高激光发射和接收时间间隔的测量分辨率，进而使得激光测距的精度得以提高。

主权项

1.一种提高脉冲式激光测距仪精度的测距装置，其特征在于，包括：发射模块、接收模块、模拟开关、衰减模块、延时模块、高速ADC采样模块、高速比较器、计时模块和控制模块；所述发射模块，与所述模拟开关和所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下向被测目标发射激光脉冲信号；所述接收模块，与所述模拟开关连接，用于接收从被测目标反射回来的激光脉冲回波信号，并通过所述模拟开关将接收的激光脉冲回波信号输入至所述衰减模块以及所述延时模块；所述模拟开关，与所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下切换所述发射模块和所述接收模块的工作状态；所述延时模块，通过所述模拟开关分别与所述发射模块以及所述接收模块连接，用于对所述发射模块发射的激光脉冲信号进行延时处理，得到第一延时信号f1；以及对所述接收模块接收的激光脉冲回波信号进行相应时间的延迟处理，得到第二延时信号f3；所述衰减模块，通过所述模拟开关分别与所述发射模块以及所述接收模块连接，用于对所述发射模块发射的激光脉冲信号进行衰减处理，得到第一衰减信号f2；以及对所述接收模块接收的激光脉冲回波信号进行相应幅度的衰减处理，得到第二衰减信号f4；所述高速ADC采样模块，与所述控制模块以及所述衰减模块连接，用于在所述控制模块的控制下以采样频率f_sam分别对所述第一衰减信号f2和第二衰减信号f4进行采样；所述高速比较器，与所述控制模块连接，用于在所述高速ADC采样模块对所述第一衰减信号f2的采样过程中，比较第一衰减信号f2的幅值与第一延时信号f1的幅值的大小，以及，在所述高速ADC采样模块对所述第二衰减信号f4的采样过程中，比较第二衰减信号f4的幅值与第二延时信号f3的幅值的大小，并将比较结果发送给所述控制模块；所述计时模块，与所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下，在所述高速ADC采样模块的每个采样周期进行计时，并在所述高速比较器确定第一衰减信号f2的幅值与第一延时信号f1的幅值首次相等时，停止计时，获得停止计时时的第一计时次数和第一计时时刻点，并将获得的第一计时次数和第一计时时刻点发送给所述控制模块；以及在所述高速比较器确定第二衰减信号f4的幅值与第二延时信号f3的幅值首次相等时，停止计时，获得停止计时时的第二计时次数和第二计时时刻点，并将获得的第二计时次数和第二计时时刻点发送给所述控制模块；其中，所述计时模块在一个采样周期内最长计时N次；所述控制模块，与所述计时模块以及所述高速ADC采样模块连接，用于根据所述计时模块获取的第一计时次数以及第一计时时刻点以及所述高速ADC采样模块在对第一衰减信号f2采样过程中的各个采样时间点，确定激光测距的起始时刻；以及，根据所述计时模块获取的第二计时次数以及第二计时时刻点以及所述高速ADC采样模块在对第二衰减信号f4采样过程中的各个采样时间点，确定激光测距的终止时刻；其中，所述控制模块，用于：在所述计时模块获取的第一计时时刻点位于所述高速ADC采样模块的两个采样点之间时，将所述第一衰减信号f2的幅值与所述第一延时信号f1的幅值首次相等时所述高速ADC采样模块的采样时间与所述计时模块的第一计时时间之和作为激光测距的起始时刻；其中，所述计时模块的第一计时时间为所述第一计时次数与计时精度的乘积；以及，在所述计时模块获取的第二计时时刻点位于所述高速ADC采样模块的两个采样点之间时，将所述第二衰减信号f4的幅值与所述第二延时信号f3的幅值首次相等时所述高速ADC采样模块的采样时间点与所述计时模块的第二计时时间之和作为激光测距的终止时刻；其中，所述计时模块的第二计时时间为所述第二计时次数与计时精度的乘积。