[发明专利]激光测距仪专用模组

权利要求书

1.激光测距仪专用模组，其特征在于包括：

模组接口：用于外接设备；

激光接收及光电信号处理部分:由一光电信号转换ASIC芯片及外围电路构成，用于电流-电压转换、信号放大、带通滤波，将前端雪崩二极管输出的电流信号，转化为稳定的电压信号，并输出至主控芯片；

激光发射部分：由一激光驱动ASIC芯片及外围电路构成，用于产生特定频率的驱动信号，并驱动激光二极管发出激光；

主控制部分：包含主控芯片及外围电路，主控制部分与模组接口、激光接收及光电信号处理部分、激光发射部分相连，用于整个模组的控制及信号处理与计算。

2.根据权利要求1所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：还包括电源模块，电源模块用于输出第一直流电及第二直流电，所述的第二直流电的电压高于第一直流电的电压。

3.根据权利要求2所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：第一直流电的电压为2.1V，第二直流电的电压为60V~150V。

4.根据权利要求3所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：所述的主控芯片基于ARMM0核并集成 ADC、硬件乘法器、定时器、UART接口、I2C接口功能。

5.根据权利要求4所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：模组接口包括显示接口、通信接口、按键接口；显示接口用于外接屏幕；通信接口用于与外部设备通讯；按键接口用于外接按键面板。

6.根据权利要求5所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：按键接口外接按键面板以实现测量，单位转换，面积体积转换功能选择。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：相位信息的激光由雪崩二极管接收，并由光电信号转换ASIC芯片将此信号经过光电转换、信号放大、滤波处理后转换为一组包含相位信息的电信号，电信号由主控芯片接收后，计算出相位信息φ，从而计算出距离。

8.根据权利要求7所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：主控芯片在计算距离时，根据无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离；

若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t可表示为：t=φ/ω

将此关系代入，距离D表示为

D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)

=c/4f (N+ΔN)=U(N+)

式中：

φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟；

ω——调制信号的角频率，ω=2πf；

U——单位长度，数值等于1/4调制波长

N——测线所包含调制半波长个数；

Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分；

ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分；

ΔN=φ/ω

在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)为常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ。

9.根据权利要求8所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：主控芯片在进行计算距离前，对获取的信息进行预处理，预处理时基于K-Means聚类算法，并通过数字滤波的方式，提取有效信号。