[发明专利]激光测距的信号处理方法及装置

说明书

本发明是与激光测距仪有关，特别是提供一种激光测距仪的信号处理方法及装置，其是在不提高取样频率及取样次数的前提下，有效提升激光测距仪的精确度，并节省激光测距仪所须的存储器。

激光测距仪(Laser Range Finde)是测量距离的重要装置之一，习用的激光测距仪是使用一脉冲(pulse)型态的激光发射器来发射约10ns-20ns的激光脉冲(laser pulse)至一目标物上。由该目标物来反射的激光信号经由一激光接收器(laser receiver)来接收，并藉由下列公式(1)来计算出距离：

T_d＝2L/C………………………………………………(1)

公式(1)式中L代表该激光测距仪与目标物间的距离，C代表光速，T_d代表发射激光脉冲与接收到的激光脉冲间的延迟时间。根据公式(1)来测量T_d可计算出精确的距离。为了要精确的测量T_d，需要尽可能的将激光发射功率增强，或是将激光接收器所接收到由日光及阳光所产生的杂讯排除掉。美国专利第3,644,740号案是揭露一接收电路，藉由控制该接收电路的电路偏压来取得错误警报，进而改善该接收电路的信号-杂讯比。美国专利第4,569,599号案是揭露一计时(counting)控制技术，用以侦测距离信号。美国专利第4,770,526号案是揭露一技术，藉由放大时间延迟信号来增加距离侦测的结果值。另外，一数字测距的技术亦揭露于美国专利第3,959,641号案中，用以降低激光接收器的临界电压，藉以增加测量距离。

为了因应不同的状况，美国专利5,612,779中还揭出一种可自动调整门槛电压(Threshold Voltage)的设计。在该前案中，门槛电压可随目标物的反射信号强度变化，务使在不同环境中，仍可设定出一介于杂讯及目标物信号强度之间的门槛电压。上述专利案件的主要功效在于增加测量距离以及精准度。

欲提升激光测距仪的接收能力及量测的精确度，常见的作法为采用高速取样统计法和提高取样频率及取样次数，以使取样所得的时间点更接近于实际接收反射激光信号的时间点，利用该时间资料进行计算即可得到更精确的距离资料；然此法却有下列缺点：

1.在取样过程中须将取样的各个参考点记录下来，故对相同测距区间而言，取样频率越高须设置存储器容量越大，而增加取样次数亦会占用较大的储存空间，故须较大容量的存储器，此亦提高了制造成本；

2.提高取样频率及取样次数须使用更高速的元件，其成本较高且耗电量较大。

本发明的主要目的即在提供一种激光测距的信号处理方法及装置，其可在相同测距区间，不提高取样频率的前提下，大幅提升测距精确度。

本发明的次一目的乃在提供一种激光测距的信号处理方法及装置，其可在相同测距区间中，分割多块量测区间，使所需的存储器容量大量降低，进而节省成本。

缘是，依据本发明所提供的一种激光测距的信号处理方法及装置，其方法包含有下列步骤：A.设定量测区块数及激光发射次数：B.自第一量测区块开始，依序于每一区块针对激光反射信号取样统计，藉以找出目标物位于那一区块；C.在目标物所在的区块，发射预定延迟时间的激光光，对反射的激光信号加以取样运算处理，藉以更精密计算出激光测距仪与该目标物的距离；藉此，在不提高取样频率及取样次数的前提下，可有效提升激光测距仪的精确度，并节省激光测距仪所须的存储器。

其中步骤3的详细步骤为：b1.以激光测距仪发射预定次数的激光光：b2.于每一发射事件中，以取样频率T_s持续取样的方式，找出激光反射信号；b3.累积各个发射事件的激光反射信号，判断出目标物是否位于该区块。

其中步骤C的详细步骤为：c1.发射激光光，取样得出激光反射信号；c2.至少一次延迟预定时间T_k发射激光光，取样得出激光反射信号，其中T_k的时间间隔是小于取样间隔时间T_s；c3藉由上述不同时间的发射事件所得的激光反射信号，得出目标物与激光测距仪间的距离。

其中于步骤C中，是以每次延迟T_s/4的周期来发射激光信号，而可得出入，T_s/4，T_s/2，3T_s/4四种不同的激光发射时间，将各该发射事件的激光反射信号予以比对，即可得出由目标物所反射的激光信号。