[发明专利]光电距离测量模块和勘测设备

说明书

光电距离测量模块和勘测设备。本发明涉及光电距离测量模块和包括该光电距离测量模块的勘测设备(1)。光电距离测量模块包括激光二极管或低功率光纤激光器作为距离测量光束(15)的发射单元，其中，具有N个码片(17)的有限发射码序列(16，16’)被发射并与参考信号(30)互相关，以用于生成压缩脉冲(35，36，37)。为了提供足够的脉冲压缩和压缩脉冲(35，36，37)的准确定时，参考信号(30)被配置为具有数量大于N的码片(17)，且由参考信号分量(33，33’)形成，参考信号分量(33，33’)占据能够被指派到发射码序列(16，16’)的相应的光脉冲(18)的期望接收器输出信号分量的双极形状。

技术领域

本发明涉及一种光电距离测量模块，该光电距离测量模块被配置为在大地测量、建筑施工或地形测绘的测量设备中使用。为了简单起见，在下文中这样的测量设备被称为所谓的“勘测设备”。例如，该勘测设备被实施为测速仪、全站仪、激光轮廓仪或激光扫描仪。

背景技术

用于测量目标对象(例如，勘测仪器)的坐标测量技术设备经常基于电光测量系统来操作。这些设备一般是在待测量目标对象的方向上发射光辐射(通常是在可见或近红外光谱范围内的激光辐射)，以便确定设备与目标之间的距离。使用角测量装置，也可以确定目标对象被采样的方向。通过测量目标的距离和角位置，所述目标的3D坐标(例如，在极坐标中给出)被确定并且通常随后被进一步处理。例如，3D坐标以点云的形式被存储，该点云被进一步处理以生成环境的数字3D空间模型(例如向量文件模型或网格模型)。

在勘测、施工或测绘处理中的待测量目标对象将所发射的辐射的一部分反射回设备，在设备处，它被接收并被转换成用于距离确定的电信号。除了测量自然存在的目标之外，还可以测量人造目标，例如所谓的协作目标，该协作目标被配置为提供特定反射属性，从而支持精确的坐标测量或目标点识别。例如，协作目标被实施为反射器或回射器，诸如立方角反射器、猫眼反射器或反射带；或作为球形工具球。

特别是对于具有扫描功能的勘测设备，所测量和处理的数据可以被处理以表示被扫描环境或对象表面的数字孪生。这些勘测仪器配备有激光测距模块(LiDAR)，该激光测距模块优选地包括激光源，该激光源以千赫或兆赫范围内的脉冲的形式提供高峰值功率，以用于生成高灵敏度的测量光束。这种激光器通常是光纤激光器、激光二极管种子光放大器(例如光纤放大器)或固态激光器(例如微码片激光器)。这些激光器通常是复杂的，需要数瓦特的电功率，并且是昂贵的。

现在，需要进一步小型化勘测设备，例如以便提供改进的移动性和增加的应用选项，并且降低复杂度并简化易用性，而不会丢失灵敏度和准确度。通常，常规的激光器装置会阻碍这些目标的实现。例如，勘测设备的封装和整体设定通常是由激光装置产生的要求来驱动的，例如，激光装置通常体积庞大、重并且产生大量的热。

相反，激光二极管或低功率种子单级单模光纤较小，提供了优异的插件效率，并且相对便宜。不幸的是，这种紧凑型激光器的激光峰值功率是有限的，其中特别是单模激光二极管通常具有小于10瓦特的峰值功率。例如，当跨诸如100m或1km的大距离测量明确定义的小光斑尺寸时，这种单模激光二极管是有益的。因此，大多数扫描勘测设备配备有多级光纤激光器，多级光纤激光器在输出侧包括空间单模光纤，其传递数千瓦的高峰值功率。然而，当测量速率必须在兆赫范围内时，激光二极管通常太弱而不能用于跨如此长的测量范围精确地测量距离。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种光电距离测量模块，其克服了现有技术的上述缺陷。

特定目的是提供一种特别是针对长测量范围被预见的光电距离测量模块，其提供了勘测设备的进一步小型化、降低的复杂性和简化的可用性。

这些目的通过实现独立权利要求的特征化特征的至少一部分来实现。在独立权利要求和从属权利要求的一些其它特征中描述了以另选或有利的方式进一步开展本发明的特征。