[发明专利]一种相位式激光测距系统及测距方法

说明书

本发明公开了一种相位式激光测距系统，包括频率调制器、内、外光源、探测器、第一、第二混频器、以及处理器；其中频率调制器生成至少一个主振信号和至少一个本振信号，并通过主振信号驱动内、外光源发射调制光信号至探测器与目标区域；探测器接收内光源发射的调制光信号及经反射的回波信号并转换为电信号；第一混频器对电信号与本振信号混频得到参考信号与探测信号；第二混频器对本振信号与内、外光源生成的第一、第二调制电信号进行混频得到第一、第二混频信号；处理器计算得到参考信号与探测信号的相位差，以及第一、第二混频信号的相位差，将该差值作为补偿值对参考信号与探测信号的相位差进行补偿，计算出距离值。本发明可以有效提升测距精度。

技术领域

本发明涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种相位式激光测距系统及测距方法。

背景技术

激光测距系统是一种发射激光束探测目标物体、速度等信息的系统。激光测距系统主要工作原理是利用激光发射模块朝向目标物体发射激光脉冲(激光束)，经过目标物体反射回来的激光信号(激光脉冲)被激光接收模块接收，根据接收到的回波信号探测目标物体的距离信息。激光测距系统具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，因而广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等众多技术领域。

在实际应用中，激光测距系统根据工作原理的不同主要分为飞行时间法(TOF)、三角法和相位法。其中，基于飞行时间法的系统探测距离远，但测距精度、黑白差距大、测距温漂变化也大；而基于三角法的系统探测距离较短，只有大概几米的距离；而相位法弥补了其他两种方法的不足，基于相位法的探测系统具有探测精度高、黑白差距好的特点，探测距离可达五十米左右。

然而，相位式探测系统在应用中依然面临着许多问题，受环境影响大，在探测过程中环境温度以及环境光都会对测量的精确度造成很大影响，此外，在探测具有不同反射率的目标物体时，反射回波信号响应度不同，检测器单元很难实施调控自身的响应特性，而且，激光器在工作时会导致温度上升，造成模式不稳定、使用寿命缩减等问题。

故，针对上述现有技术存在的问题，实在有必要设计一种有效的解决方法，解决激光测距系统在应用中存在的问题，保证激光测距系统具有精度高、寿命长、结构紧凑、装配简单、成本低等特点。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相位式激光测距系统及测距方法，以解决上述背景技术问题中的至少一种。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种相位式激光测距系统，包括发射单元以及光检测模块；所述发射单元包括有驱动器、频率调制器、以及外光源和内光源；所述光检测模块包括有探测器、第一混频器、第二混频器、以及控制器和处理器；其中，

所述频率调制器用于生成至少一个主振信号和至少一个本振信号；其中，所述本振信号直接用于信号混频，而所述主振信号经过所述驱动器调制所述外光源与所述内光源分别发出第一调制光信号与第二调制光信号；

所述探测器用于接收所述内光源发射的调制光信号以及所述外光源发射的调制光信号经目标物体后反射的回波信号并转换为电信号；

所述第一混频器用于对所述电信号与所述本振信号进行混频得到参考信号与探测信号；

所述第二混频器用于对所述本振信号与所述外光源、内光源生成的第一、第二调制电信号进行混频，得到第一、第二混频信号；