[发明专利]一种测量物体距离的装置及方法

权利要求书

1.一种测量物体距离的装置，其特征在于，包括：脉冲产生器、光学发射单元、光学接收单元及测量单元；

所述脉冲产生器用于以固定的频率依次发出电脉冲至光学发射单元；

所述光学发射单元用于每次接收到脉冲产生器发出的电脉冲时均实时发出光脉冲信号，所述光脉冲信号包括两部分，一部分光脉冲信号作为参考信号直接进入光学接收单元，另一部分光脉冲信号作为测量信号被发送至待测区域，并经过待测区域反射后进入光学接收单元；

所述光学接收单元用于将接收的所述参考信号和待测区域反射回的测量信号实时发送至测量单元；

所述测量单元用于将待测区域中有目标障碍物时反射回的测量信号减去前一时刻待测区域中无目标障碍物时反射回的测量信号，以得出无背景干扰的测量信号，并根据所述无背景干扰的测量信号和所述参考信号实时得出与目标障碍物之间的距离。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量单元包括处理子单元、提取子单元和计算子单元；

所述处理子单元用于实时获取光学接收单元发送的待测区域反射回的测量信号，并将待测区域中有目标障碍物时反射的测量信号减去前一时刻待测区域中无目标障碍物时反射的测量信号，以得出无背景干扰的测量信号，同时将其发送至提取子单元；

所述提取子单元用于实时获取脉冲产生器发出至光学发射单元的电脉冲、光学接收单元发送的参考信号和处理子单元发送的无背景干扰的测量信号，然后提取待测区域中有目标障碍物时反射回的测量信号所对应的电脉冲的上升沿所处时刻、该电脉冲对应的参考信号的峰值点所处时刻和该电脉冲对应的无背景干扰的测量信号的峰值点所处时刻，并将提取的时刻发送至计算子单元；

所述计算子单元用于将所述电脉冲的上升沿所处时刻作为计时起点，将所述参考信号的峰值点所处时刻作为第一计时终点，将所述无背景干扰的测量信号的峰值点所处时刻作为第二计时终点，并根据式（1）实时计算得出与目标障碍物之间的距离D：

D=(t₁-t₀)*C/2       （1）

式（1）中，t₀为第一计时终点与计时起点之差，t₁为第二计时终点与计时起点之差，C为光在空气中的传播速度。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述计算子单元内预设有距离测量误差补偿量Δt，则计算子单元根据式（2）实时计算得出与目标障碍物之间的距离D：

D=(t₁-t₀+Δt)*C/2       （2）

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述测量单元还包括判断子单元，其内预设有内光路传输时间标准值t₀'和内光路传输时间阈值ts；

所述计算子单元还用于将所述第一计时终点与计时起点之差t₀作为内光路传输时间发送至判断子单元；

所述判断子单元用于判断计算子单元发送的内光路传输时间t₀是否在其预设的内光路传输时间阈值ts之内，如是，则将内光路传输时间t₀发送至计算子单元，如否，则将其内预设的内光路传输时间标准值t₀'作为内光路传输时间t₀发送至计算子单元；

所述计算子单元还用于根据判断子单元发送的内光路传输时间t₀计算与目标障碍物之间的距离D。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，

所述光学发射单元包括激光器；

所述光学接收单元包括内光路光电探测器、一个或多个外光路光电探测器以及一个或多个外光路聚光镜片，且每个外光路聚光镜片均对应一个外光路光电探测器；

所述激光器发射的光脉冲信号中的一部分作为参考信号直接被内光路光电探测器接收，另一部分作为测量信号被发送至待测区域，所述待测区域为一个或多个，每个待测区域均对应一个外光路光电探测器，所述测量信号经各个待测区域反射再经各个外光路聚光镜片进行聚光处理后，被对应的外光路光电探测器接收。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述光学发射单元还包括发射光学镜片，所述发射光学镜片用于将激光器发射的光脉冲中的一部分作为参考信号反射至内光路光电探测器。