[发明专利]一种基于不确定度提升激光测距精度的方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于不确定度提升激光测距精度的方法和系统，方法包括生成调制信号，并根据调制信号生成发射光脉冲；接收发射光脉冲经探测物体返回的反射光脉冲；根据反射光脉冲得到反射光脉冲的上升沿的电荷值为rq22，反射光脉冲的下降沿的电荷值为fq22；设置反射光脉冲中上升沿的置信度pr和下降沿的置信度pf；令发射光脉冲的jitter值为dt，发射光脉冲的脉冲宽度为u，则设置置信因子f；根据置信因子f计算得到激光传感器的测距结果。本发明可有效提高激光测距精度。

技术领域

本申请属于测距技术领域，具体涉及一种基于不确定度提升激光测距精度的方法和系统。

背景技术

经典物理中，光在空气中的传播速度c保持不变，这是经典物理学的基本常数。随着激光技术的发展和光电探测技术的进步、以及现场可编程逻辑门阵列(Field ProgramGate Array)性能的飞速提升，激光测距技术逐步迈向了数字化、高精度、和小型化。通过测量光在空气中的飞行时间t，根据距离＝速度*时间可得l＝c*t(l表示飞行距离)，即可计算光的飞行距离。利用光的反射定律，光在飞行过程中，碰到目标物，沿原路返回，则可得到测距装置和被测物体之间的距离：d＝1/2*c*t。

相位法是用一个脉冲开关与反射的光脉冲之间进行卷积以计算反射光脉冲与探测器的脉冲之间的相位关系。当两者之间的相位差小到足以忽略的程度时，计算出来的结果容易出现误差。

当探测脉冲的上升沿与反射光脉冲的上升沿的时间间隔较小时，或者探测脉冲的上升沿或下降沿与反射光脉冲的下降沿的时间间隔比较小，由于背景噪声或者探测器本底噪声会导致这种情况下的测量误差比较大，本发明是为了解决这种情况下测量不精确的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于不确定度提升激光测距精度的方法和系统，有效提高激光测距精度。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种基于不确定度提升激光测距精度的方法，所述基于不确定度提升激光测距精度的方法，包括：

步骤1、生成调制信号，并根据调制信号生成发射光脉冲；

步骤2、接收发射光脉冲经探测物体返回的反射光脉冲；

步骤3、根据反射光脉冲得到反射光脉冲的上升沿的电荷值为rq22，反射光脉冲的下降沿的电荷值为fq22；

步骤4、设置反射光脉冲中上升沿的置信度pr和下降沿的置信度pf如下：

pr＝(rq22-qb)/qb

pf＝(fq22-qb)/qb

式中，qb为激光传感器测量到的背景光信号的电荷值；

步骤5、令发射光脉冲的jitter值为dt，发射光脉冲的脉冲宽度为u，则设置置信因子f为：

式中，Q为激光传感器测量到的反射光脉冲的最大电荷值；

步骤6、根据置信因子f计算得到激光传感器的测距结果，如下：

若上升沿的置信度pr＜f，则利用下降沿的电荷值计算最终的测距结果，测距结果为其中D_f为测距结果，c为光速，tN为第一时间变量，tff为第二时间变量，且tN＝u×N，tff＝u*(fq22-qb)/(Q-qb)，N为反射光脉冲的下降沿到达之前发射光脉冲的发射个数；

若下降沿的置信度pf＜f，则利用上升沿的电荷值计算最终的测距结果，测距结果为其中D_r为测距结果，c为光速，tM为第三时间变量，trr为第四时间变量，且tM＝u×M，trr＝u*(rq22-qb)/(Q-qb)，M为反射光脉冲的上升沿到达之前发射光脉冲的发射个数；