[发明专利]光学测距方法和相应的光学测距装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的电光测距方法并且涉 及根据权利要求7的前序部分所述的这种测距装置。

背景技术

在电子或电光测距的领域中，已知各种原理和方法。一种方法包括： 向要被测量的目标发射脉冲化的电磁辐射(例如，激光)，并且随后从作 为漫反射对象的该目标接收回波(Echo)，基于脉冲的渡越时间(往复时 间)来确定到要测量的目标的距离。这种脉冲渡越时间测量装置目前已 经在许多领域被确立成为标准解决方案。

一般来说，采用两种不同的方法来检测漫反射的脉冲。

在所谓的阈值方法中，如果入射辐射的强度超出特定阈值，则检测 光脉冲。该阈值防止来自背景的噪声和干扰信号被不正确地检测为有用 的信号(即，检测为发射脉冲的漫反射光)。然而，该方法的问题在于： 如果脉冲强度降到低于检测阈值，则对于例如通过相对较大测量距离生 成的弱漫反射脉冲的情况来说，无法进行检测。因此，这种阈值方法的 实质缺点在于：测量信号的幅值必须充分大于信号路径中的光和电噪声 源的噪声幅值，以便充分地最小化不正确检测。

另一方法基于对漫反射脉冲的扫描或采样。通过对利用检测器检测 到的辐射进行采样、识别采样区内的信号以及最后确定该信号的位置来 检测发射信号。通过使用大量的采样值，在不利环境下也可以识别有用 信号，以使得甚至可以处理相对较大的距离、或涉及噪声或与干扰相关 的背景情况。在现有技术中，通过利用时间窗或相位的移位来扫描许多 相同脉冲而实现采样，当前可以实现具有足够高的频率的非常快速的电 路，以采样单独脉冲。然而该方法的问题在于需要预先已知要检测的信 号的大约时间位置，这是因为如果不这样，作为要被采样的时段的时间 窗和由此产生的数据量就可能变得非常大，或另选地使用许多脉冲和要 移位的时间窗。另一方面，该信号采样的最严重的缺点在于：在接收电 子设备饱和的状态下，无法获得测量信号的能够被分析的适当信息。

US 6115112公开了一种借助信号采样的测量方法，在该测量方法中， 通过预先执行的粗略测量，在时间方面大致确定脉冲的抵达时间。接着， 针对作为精确测量的部分的其他光脉冲实施采样，然后采样该光脉冲的 受限的可能抵达时段。由此，将该测量分成粗略测量和精确测量。因为 首先通过阈值测量来限定其中发生采样测量的时间窗，所以使用这种方 法不可避免地需要一个序列。因而，将针对不同脉冲分别实施一系列的 作为时间的函数的粗略测量和精确测量。

因此，迄今已知的测量原理和基于脉冲渡越时间原理的实质缺点表 现为：对通过检测阈值的信号检测的限制，或者建立用于采样的时间窗 的必要性，或者检测器的饱和。

另外的缺点是，由于要对这些影响进行限制，所以对技术组件提出 要求，例如，大的动态范围。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种避免或减少上述缺点的新颖测距方 法和新颖测距装置。

具体来说，一个任务是针对接收到的测量信号增加测距装置的动态 范围，或者减少与其组件有关的要求。

根据本发明，通过权利要求1或7所述的特征或属权利要求的特征 来实现这些任务，或者进一步改进该解决方案。

该解决方案基于在测距时常用的、信号检测用的两种基本原理的组 合。已经描述的第一种基本原理基于通过阈值方法来检测被测量信号， 而第二种基本原理基于利用用于识别信号和时间性地确定该信号的位置 的下游信号处理的信号采样。在阈值方法中，通常利用超出阈值的信号 幅值来限定信号检测，但特定距离的信号特征可能差别很大。一方面，接 收信号的上升沿可以激活时间触发器，另一方面，可以借助电子滤波器将 接收到的信号转换成另一合适形式，以便生成有利地与脉冲幅值无关的触 发器特征。将相应的触发信号作为开始或停止信号输送到时间测量电路。

将这两种方法并行地用于信号检测，即，通过两种方法检测接收脉 冲或信号结构，这通常是指这两种方法同时发生或至少存在时间交叠。

对于根据本发明的、包括阈值方法和信号采样的两种原理的组合的 方法来说，可以从三种基本接收信号状态开始：

A)测量信号小于噪声电平或可能的干扰信号。