[发明专利]一种基于FPGA激光相位测距系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于FPGA激光相位测距系统及方法，信号系统控制处理单元控制相位数字频率合成源同时产生并输出两种频率的信号；其中一种信号作为测距信号，经过第一低通滤波器后送往激光调制电路调制发射的激光，产生的激光经过被测目标反射回来，然后被激光接收电路捕获并进行放大，再进入第二混频器；另一种信号作为参考信号，信号调理电路完成对测距信号的数据采集，再经过A/D转化电路送往信号系统控制处理单元进行计算实现高精度测距。本发明激光测距效率高、精度高、使用价值高、误报率低；基于相位法混频进行设计，能实现在百米范围内低成本快速测距；通过对系统校正以及研制改正，避免了大气折射率不准确引入的误差。

技术领域

本发明属于激光检测领域，具体涉及一种基于FPGA激光相位测距系统及方法。

背景技术

激光在检测领域中的应用十分广泛，对社会生产和生活的影响也十分明显。激光测距是激光最早的应用之一，由于激光具有方向性强、亮度高、单色性好等许多优点。利用激光传输时间来测量距离的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离。目前市场上激光测距虽然原理简单、结构简单，但以前主要用于民用方面，在工业自动化方面却很少见，因为激光测距传感器售价太高。

目前市面上使用的激光测距使用的方案是传统的脉冲法进行测距，利用激光在空气中的传播速度基本不变,所以通过测量激光到目标往返所用时间就可计算出到目标物的距离,脉冲激光测距正是利用了这一特性,它通过测定激光脉冲在被测目标距离走一个往返的时间来测定目标的距离。激光测距经由触发信号触发,对目标发射一个或一列很窄的光脉冲(脉冲宽度小于等于50ns),测量自发射光脉冲起始,到达目标并由目标返回到接收机的时间,由此计算出目标距离。

目前市场在相关测距进行非接触式方案中设备输出速率低，耗时耗力、生产成本高，且测量精度严重达不到要求，在一定光照条件下无法使用等等。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明目的在于提供了一种基于FPGA激光相位测距系统及方法，实现了测量精度高且避免了大气折射率不准确引入的误差。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

该基于FPGA激光相位测距系统，包括信号系统控制处理单元、相位数字频率合成源、第一低通滤波器、第二低通滤波器、激光调制电路、激光接收电路、带通滤波器、第一混频器、第二混频器、信号调理电路和A/D转化电路；

所述信号系统控制处理单元与相位数字频率合成源的输入端连接，所述相位数字频率合成源的输出端分别与第一低通滤波器和第二低通滤波器的输入端连接；

所述第一低通滤波器的输出端分别与所述激光调制电路和第一混频器的输入端连接，所述激光调制电路的输出端发送的测距信号经过被测目标反射进入所述激光接收电路，所述激光接收电路的输出端与所述带通滤波器的输入端连接，所述带通滤波器的输出端与所述第二混频器的输入端连接；

所述第二低通滤波器的输出端分别与所述第一混频器和第二混频器的输入端连接；

所述第一混频器和第二混频器输出端都与所述信号调理电路的输入端连接，所述信号调理电路的输出端与所述A/D转化电路的输入端连接，所述A/D转化电路的输出端与信号系统控制处理单元连接。

进一步地，还包括测距无线输出单元，所述测距无线输出单元与所述信号系统控制处理单元连接。

上述的基于FPGA激光相位测距系统的测距方法，包括以下步骤：

S1：信号系统控制处理单元控制相位数字频率合成源同时产生并输出两种频率的信号；