[发明专利]一种高精度、低功耗激光测距的方法及其装置

摘要

本发明公开一种高精度、低功耗激光测距的方法及其装置，提出一种基于回波光信号的时间分集接收处理、距离模式自动切换处理、接收灵敏度自动控制和测距防抖动处理的高精度激光测距信号处理方法，公开一种用高精度激光测距信号处理方法构成并对系统作低功耗配置的激光测距装置，其发明目的是为广大激光测距用户提供一种能有效提高精度，降低功耗，并赋予激光测距仪具备距离模式转换、灵敏度调整和防抖的智能功能以及能满足多种精度和性能要求、操作简便、延长电池使用寿命的激光测距装置，可广泛应用于民用便携式激光测距仪的各种行业和休闲领域如高尔夫球，打猎等休闲活动中的各种测距场合。

主权项

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(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(1)将最大测距区域划分为a个测距模式：距离A1～距离Aa，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MD，MD＝a×MI，正整数MI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TC实行依序等比递增，从TC(1)＝bA1至TC(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MD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(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WI；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WI＞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(1)初始化，基于时间分集接收处理设定的测距参数：ID、D、E、R1、Tn、m、Qm以及测距防抖参数S，S取值为范围为1～5；(2)发射一组激光测距脉冲，测距脉冲个数为ID，基于回波光信号的时间分集接收处理，接收和处理得到的ID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Qm的乘积值D’A，D’A＝SQm；(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)时间间隔计量单元选用列低功耗的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。