[发明专利]一种高精度、低功耗激光测距的方法及其装置

权利要求书

1.一种高精度、低功耗的激光测距方法，包括一种高精度激光测距信 号处理方法以及测距装置系统低功耗配置方法；

所述高精度激光测距信号处理方法，它包括：

(一)回波光信号的时间分集接收处理，包括：

(1)激光测距脉冲采用时间分集组发射；一组激光测距脉冲为若干个 相同周期的脉冲；

(2)一次测量采用多个激光测距脉冲组受控组合发射；一次测量的多 个激光测距脉冲组实现一种测距功能或分组实现多种测距功能；

(3)每组发射后对接收回路输入端按时控时间实行屏蔽；

(4)每一组回波光脉冲信号都完成第一级时间分集接收，实现相近值 分集处理；对每组激光测距相近值个数作满足大数分集条件处理，不满足 条件判一组测距无效；

(5)用多组回波光信号完成第二级时间分集接收处理，实现有效值分 集处理；对一次测量的多组激光测距有效值个数作满足大数分集条件处理， 不满足条件并超时判为一次测量无效；

(6)一次测量的测距时间超过时限，则结束一次测量；否则继续测量；

(7)一次有效测量结束，对时间分集测距有效值实现平滑处理，通过 智能判断获得高精度测距值；

(8)输出一次测距数据，在显示器作数字显示；

(二)距离模式自动切换处理，包括：

(1)将最大测距区域划分为a个测距模式：距离A₁～距离A_a，正整 数a取值范围为4～6；

(2)定义一组发射的激光测距脉冲组，它包含测距脉冲个数为M_D， M_D＝a×M_I，正整数M_I取值范围为4～12；

(3)将一个发射激光测距脉冲组均分为a个小组，按测距模式排列依 序发射；

(4)将激光发射驱动器的驱动电流分为a个挡，按测距模式依序线性 增大；

(5)在每个测距模式对应区域的前区对激光回波信号接收回路采用时 控，以屏蔽自测距脉冲发射瞬间至时控时间噪声信号，对激光回波信号接 收回路按a个测距模式的时控时间T_C实行依序等比递增，从T_C(1)＝bA1 至T_C(a)＝bAa，b为时控系数，b取值范围为0.2～0.4；

(6)发射一个包含测距脉冲个数为M_D的激光测距脉冲组进行测距；

(7)通过发射和接收一组测距脉冲，智能判断被测目标物所处于的距 离模式；

(8)确定距离模式，为转入时间分集的精确测距提供确定的距离模式；

(三)接收灵敏度控制，包括：

(1)设定a个不同的测距区域：A₁～Aa；

(2)设定a个不同的回波质量参数即脉宽参考值：Q₁～Qa；

(3)发射一组激光测距脉冲，该组激光测距脉冲等分为a个小组，两 个激光测距脉冲小组间留有合理的处理时间间隔；设定a个比较器参考电 压值V1～Va；

(4)调用距离模式自动切换子程序处理，通过发射一个激光测距脉冲 组测距，确定测距模式，同时以相应的回波质量参数Q(a)为灵敏度调整初 始值；接收一组激光测距回波脉冲，测量回波脉冲信号脉宽W_I；测量回波 脉宽值并判断是否小于相对应脉宽参考值；另一方法是在确定的距离模式 下再发射一组激光测距脉冲，测量回波脉宽值并判断是否小于相对应脉宽 参考值；

(5)若测量回波脉宽W_I＞相对应脉宽参考值Q(a)；则通过调整比较 器参考电压来实现灵敏度调整；

(6)若判断回波脉宽≤相对应脉宽参考值Q(a)，则保持比较器参考电 压，不作灵敏度调整；

(7)在调整的灵敏度下，完成多组激光测距脉冲的精确测距；

(四)防抖动处理，包括：

(1)初始化，基于时间分集接收处理设定的测距参数：测距脉冲个数 I_D、第一级时间分集组接收的距离相近值个数D、第二级时间分集多组接收 的距离有效值个数E、距离分辨率值R1、一次测量距离限定时间Tn、有效 测距激光脉冲组数m、测距品质参数Qm以及测距防抖参数S，S取值范围 为1～5；

(2)发射一组激光测距脉冲，测距脉冲个数为I_D，基于回波光信号的 时间分集接收处理，接收和处理得到的I_D个测距数据，存入数组Result1；

(3)一次测距采用多个激光测距脉冲组受控组合发射；

(4)每一组回波光信号实现第一级时间分集接收，实现相近值分集处 理，相近值取决于测距防抖参数S与测距品质参数Q_m的乘积值D’_A， D’_A＝SQ_m；

(5)用多组回波光信号实现第二级时间分集接收处理，实现有效值分 集处理；

(6)当激光测距有效值个数满足大数分集处理条件，控制结束一次测 距组合发射，对时间分集测距有效值实现平滑处理，通过智能判断获得相 对高精度测距值；

(7)如果一次测量的测距时间＞Tn为超时，发出重新测量提示；

(8)自动复位，等待下一次测距；

所述一种测距装置系统低功耗配置方法，它包括：

(1)改进激光发射驱动电路，采用高速开关构成高速开关回路，降低 激光发射驱动电路的驱动电压；

(2)选用低偏置电压的光电二极管作为光接收器，降低偏置电压的光 接收器有利于减小功耗；光电二极管采用PIN；

(3)采用高转换效率的DC-DC电源，其转换效率优于直流稳压器电 源，减少了稳压带来的能源损耗；

(4)高精度时间间隔计量单元选用低功耗的CPLD时间间隔计量器件；

(5)采用距离模式自动切换和接收灵敏度控制，通过发射和接收一组 测距脉冲智能判定被测目标物所处的距离模式，合理控制驱动功率，有利 于节省功耗；

(6)采用时间分集接收处理以及测距防抖处理，提高测距精度，减少 因抖动而重复测距的次数，直接节省测距功耗。