CN105824028B - 一种激光相位测距方法 - Google Patents

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    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Abstract

本发明公开一种激光相位测距方法，通过分光镜将发射出的激光分为内光路激光和外光路激光；所述内外光路APD混频电路分别对所述内外光路激光进行混频处理，所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的内外光路激光分时进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的内外光路激光分别进行幅值放大处理，所述MCU对幅值放大处理后的内外光路激光的相位做差，根据所述内外光路相位差得到所述测距后的外光路激光对应的测量距离。本发明有益效果是实时消除不同的环境下造成的总相位误差，使测距的稳定性和精度得到提高；同时利用AGC电路和二阶带通滤波电路提高信号的幅值和信噪比，使相位差值的运算更准确。

Description

一种激光相位测距方法
技术领域
本发明涉及激光测距领域，特别是涉及一种激光相位测距方法。
背景技术
目前市面上在售的激光相位测距仪，按测量光路大致分为：单发射单接收、单发射单接收(利用电机切换实现双光路)、双发射单接收、双发射双接收。但是各自都有自己的优缺点。
如图2，以单发射单接收为例，单发射单接收的测量方法在实际测量中引入了相位误差
Figure BDA0000946870760000011
但是单光路在消除上述相位误差时要通过大量的实验，去模拟各种环境下造成的相位误差的数据，通过算法根据实验的数据去修正测量值，使测量的数据准确；但是测量环境千变万化，不可能通过实验去获取那么多的实验数据，所以单发射单接收就表现出在实时消除相位误差方面显得有些不足，而且用实验的数据去消除相位误差可能造成在陌生环境下测距的不稳定和测距精度差。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光相位测距方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用内光路的稳定性，实时消除不同环境和条件下引起的相位误差，提高测距的稳定性和精度；利用AGC电路和二阶带通滤波电路提升了测距信号在不同反射表面和远距离情况下的信噪比。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种激光相位测距方法，使用激光相位测距装置进行测距，所述激光相位测距装置包括：单片机MCU、激光发射控制电路、分光镜、内光路雪崩光电二极管APD混频电路、外光路APD混频电路、二阶带通滤波放大电路和自动增益控制AGC电路，所述MCU经所述激光发射控制电路与激光发射器电连接，所述分光镜倾斜设置在所述激光发射器的激光出口，所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路均与所述二阶带通滤波放大电路电连接，所述二阶带通滤波放大电路依次经所述AGC电路和所述MCU电连接，所述方法包括：
所述MCU通过所述激光发射控制电路控制所述激光发射器发射出激光并被所述分光镜分为内光路激光和外光路激光；
所述内光路APD混频电路接收所述内光路激光，对所述内光路激光进行混频处理，所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的内光路激光进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的内光路激光进行固定增益的幅值放大处理，所述MCU对幅值放大处理后的内光路激光进行模数转换处理，得到标准内光路激光；所述外光路APD混频电路接收所述外光路激光，对所述外光路激光进行混频处理；所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的外光路激光进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的外光路激光进行幅值放大处理，所述MCU经模数转换DAC电路对幅值放大处理后的外光路激光进行模数转换处理，得到测距后的外光路激光；所述二阶带通滤波放大电路对混频后的内光路激光进行放大滤波处理的时刻与所述二阶带通滤波放大电路对混频后的外光路激光进行放大滤波处理的时刻不同，以对内外光路激光进行分时处理；
所述MCU将所述标准内光路激光的相位与所述测距后的外光路激光的相位做差，得到内外光路相位差，根据所述内外光路相位差得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离。
可选的，所述激光相位测距装置还包括：与所述MCU连接的测温电路，所述方法还包括：所述MCU根据所述测温电路获得的温度，依据APD规格书中偏压-温度特性曲线，调整所述内光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压和所述外光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压，保持所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路的增益不变，以消除测量过程由温度因素引入的相位误差。
可选的，所述根据所述内外光路相位差得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离，包括：
通过公式：
Figure BDA0000946870760000021
Figure BDA0000946870760000031
Figure BDA0000946870760000032
计算得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离D，其中，
Figure BDA0000946870760000033
为所述内外光路相位差，
ω0、
Figure BDA0000946870760000034
分别为所述内光路APD混频电路对内光路激光进行信号混频时使用的本振的角频率和本振的初始相位，
ω1为主振的角频率，
Figure BDA0000946870760000035
为主振的初始相位，
t为所述激光发射器发射出激光的时刻到所述外光路APD混频电路接收到所述外光路激光的时刻之间的时间间隔；
tD为光经过所要得到的测量距离花费的时间，C为光在真空中传播的速度，
Figure BDA0000946870760000037
Figure BDA0000946870760000036
为测量过程由温度因素引入的相位误差，由于
Figure BDA00009468707600000315
已被消除，因此
Figure BDA00009468707600000317
Figure BDA0000946870760000038
为电路中寄生参量等引入的相位误差；
Figure BDA00009468707600000314
为AGC电路不同增益情况下造成的相位误差，由于所述内光路激光与测距装置接收到的所述外光路激光经过相同的链路后进行相位差，因此
Figure BDA0000946870760000039
和
Figure BDA00009468707600000310
均为0，
Figure BDA00009468707600000311
为
Figure BDA00009468707600000312
和
Figure BDA00009468707600000313
组成的总误差，
Figure BDA00009468707600000316
可选的，所述激光发射控制电路控制所述激光发射器的功率，利用所述激光发射器的激光信号反馈值调整所述激光发射器的功率，使所述激光发射器的功率稳定。
可选的，所述MCU利用间接测尺频率法测距，所述间接测尺频率法包括：利用两个光尺的相位尾数差值，间接测定内外光路相位差值的频率尾数，换算得出内外光路相位差对应的距离值。
可选的，所述激光相位测距装置还包括：内调制开关、外调制开关、内高压开关、外高压开关、外光路APD高压偏置电路和内光路APD高压偏置电路；
所述内调制开关和所述外调制开关均所述MCU电连接，所述内调制开关与所述内光路APD高压偏置电路电连接，所述内光路APD高压偏置电路通过所述内高压开关与所述内光路APD混频电路电连接，所述内高压开关和所述内调制开关还均与所述MCU电连接；
所述外调制开关和所述外调制开关均所述MCU电连接，所述外调制开关与所述外光路APD高压偏置电路电连接，所述外光路APD高压偏置电路通过所述外高压开关与所述外光路APD混频电路电连接，所述外高压开关和所述外调制开关还均与所述MCU电连接；
所述方法还包括：
所述MCU通过所述内调制开关控制所述内光路APD高压偏置电路开始/停止工作，所述MCU控制所述内光路APD高压偏置电路的偏置电压，所述MCU通过所述内高压开关控制所述内光路APD高压偏置电路的偏置电压施加到所述内光路APD混频电路的时间；
所述MCU通过所述外调制开关控制所述外光路APD高压偏置电路开始/停止工作，所述MCU控制所述外光路APD高压偏置电路的偏置电压，所述MCU通过所述外高压开关控制所述外光路APD高压偏置电路的偏置电压施加到所述外光路APD混频电路的时间。
可选的，所述MCU获得所述测温电路先后获得的两个温度，判断所述两个温度之间的温度差是否满足预设条件，如果是，再根据所述测温电路获得的所述两个温度，依据APD规格书中偏压-温度特性曲线，调整所述内光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压和所述外光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压，保持所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路的增益不变，以消除测量过程由温度因素引入的相位误差。
可选的，所述步骤一至所述步骤三均至少执行4次，所述步骤四，包括：根据各次执行所述步骤三后得到的多个内外光路相位差的平均值得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离。
可选的，所述激光相位测距装置还包括：跨阻放大电路，所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路均通过所述跨阻放大电路与所述二阶带通滤波放大电路连接，所述跨阻放大电路对所述内光路APD混频电路混频处理后的内光路激光进行初次放大处理，所述跨阻放大电路对所述外光路APD混频电路混频处理后的外光路激光进行初次放大处理，所述二阶带通滤波放大电路对初次放大处理后的内光路激光和外光路激光进行信号放大滤波处理。
可选的，所述激光相位测距装置还包括显示屏，所述显示屏与所述MCU电连接，所述MCU将得到的所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离显示在所述显示屏上。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所述的激光相位测距方法，利用所述MCU根据所述测温电路获得的温度，依据APD规格书中偏压-温度特性曲线，调整所述内光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压和所述外光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压，保持所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路的增益不变，以消除测量过程由温度因素引入的相位误差
Figure BDA0000946870760000051
Figure BDA00009468707600000510
为电路中寄生参量等引入的相位误差；
Figure BDA0000946870760000052
为AGC电路不同增益情况下造成的相位误差，由于所述内光路激光与测距装置接收到的所述外光路激光经过相同的链路后进行相位差，因此
Figure BDA0000946870760000053
和
Figure BDA0000946870760000054
均为0，
Figure BDA0000946870760000055
为
Figure BDA0000946870760000056
和
Figure BDA0000946870760000057
组成的总误差，
Figure BDA0000946870760000058
实现实时消除在不同的环境条件下(包括温度变化和反射面的不同等)造成的总相位误差
Figure BDA0000946870760000059
使测距的稳定性和精度得到了提高；同时所述内光路激光进行混频处理，所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的内光路激光进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的内光路激光进行固定增益的幅值放大处理，利用AGC电路和二阶带通滤波电路提高了信号的幅值和信噪比，使相位差值的运算更准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1为本发明实施例提供的一种激光相位测距方法的流程图；
图2为现有技术中单发单收测距法差频测相电路各主要单元之间的实际相位关系；
图3为本发明激光相位测距法差频测相电路各主要单元之间的实际相位关系；
图4为本发明激光相位测距法差频测相电路各主要单元之间的理想相位关系；
图5a为本发明实施例提供的一种激光相位测距方法所使用的激光相位测距装置的结构示意图；
图5b为本发明实施例提供的一种激光相位测距方法所使用的激光相位测距装置的测距原理图；
图6为本发明实施例提供的另一种激光相位测距方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的另一种激光相位测距方法所使用的激光相位测距装置的测距原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种激光相位测距方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用内光路的稳定性，实时消除不同环境和条件下引起的相位误差，提高测距的稳定性和精度；利用AGC电路和二阶带通滤波电路提升了测距信号在不同反射表面和远距离情况下的信噪比。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种激光相位测距方法，使用一种激光相位测距装置进行测距，其中，如图5a所示，该激光相位测距装置可以包括：单片机MCU、激光发射控制电路、分光镜、内光路雪崩光电二极管APD混频电路、外光路APD混频电路、二阶带通滤波放大电路和自动增益控制AGC电路，所述MCU经所述激光发射控制电路与激光发射器电连接，所述分光镜倾斜设置在所述激光发射器的激光出口，所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路均与所述二阶带通滤波放大电路电连接，所述二阶带通滤波放大电路依次经所述AGC电路和所述MCU电连接，如图1所示，所述方法包括：
步骤1、所述MCU通过所述激光发射控制电路控制所述激光发射器发射出激光并被所述分光镜分为内光路激光和外光路激光；
步骤2、所述内光路APD混频电路接收所述内光路激光，对所述内光路激光进行混频处理，所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的内光路激光进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的内光路激光进行固定增益的幅值放大处理，所述MCU对幅值放大处理后的内光路激光进行模数转换处理，得到标准内光路激光；所述外光路APD混频电路接收所述外光路激光，对所述外光路激光进行混频处理；所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的外光路激光进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的外光路激光进行幅值放大处理，所述MCU经模数转换DAC电路对幅值放大处理后的外光路激光进行模数转换处理，得到测距后的外光路激光；所述二阶带通滤波放大电路对混频后的内光路激光进行放大滤波处理的时刻与所述二阶带通滤波放大电路对混频后的外光路激光进行放大滤波处理的时刻不同，以对内外光路激光进行分时处理；
步骤3、所述MCU将所述标准内光路激光的相位与所述测距后的外光路激光的相位做差，得到内外光路相位差；
步骤4、根据所述内外光路相位差得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离。
可选的，如图7所示，所述激光相位测距装置还可以包括：与所述MCU连接的测温电路，所述方法还包括：所述MCU根据所述测温电路获得的温度，依据APD规格书中偏压-温度特性曲线，调整所述内光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压和所述外光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压，保持所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路的增益不变，以消除测量过程由温度因素引入的相位误差。
可选的，所述根据所述内外光路相位差得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离，包括：
如图4所示，通过公式：可得出单发双收测距法理想状态下的相位差。2个中低频信号eI和eO的相位差
Figure BDA0000946870760000072
为：
Figure BDA0000946870760000071
如图3，实际测量中引入误差
Figure BDA0000946870760000084
公式为：
Figure BDA0000946870760000081
Figure BDA0000946870760000082
Figure BDA0000946870760000083
计算得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离D，其中，
Figure BDA0000946870760000085
为所述内外光路相位差，
ω0、
Figure BDA0000946870760000086
分别为所述内光路APD混频电路对内光路激光进行信号混频时使用的本振的角频率和本振的初始相位，
ω1为主振的角频率，
Figure BDA0000946870760000087
为主振的初始相位，
t为所述激光发射器发射出激光的时刻到所述外光路APD混频电路接收到所述外光路激光的时刻之间的时间间隔；
tD为光经过所要得到的测量距离花费的时间，C为光在真空中传播的速度，
Figure BDA0000946870760000088
Figure BDA0000946870760000089
为测量过程由温度因素引入的相位误差，由于
Figure BDA00009468707600000811
已被消除，因此
Figure BDA00009468707600000813
Figure BDA00009468707600000810
为电路中寄生参量等引入的相位误差；
Figure BDA00009468707600000812
为AGC电路不同增益情况下造成的相位误差，由于所述内光路激光与测距装置接收到的所述外光路激光经过相同的链路后进行相位差，因此
Figure BDA00009468707600000814
和
Figure BDA00009468707600000815
均为0，
Figure BDA00009468707600000816
为
Figure BDA00009468707600000817
和
Figure BDA00009468707600000818
组成的总误差，
Figure BDA00009468707600000819
可选的，所述激光发射控制电路控制所述激光发射器的功率，利用所述激光发射器的激光信号反馈值调整所述激光发射器的功率，使所述激光发射器的功率稳定。
可选的，所述MCU利用间接测尺频率法测距，所述间接测尺频率法包括：利用两个光尺的相位尾数差值，间接测定内外光路相位差值的频率尾数，换算得出内外光路相位差对应的距离值。
可选的，如图7所示，所述激光相位测距装置还包括：内调制开关、外调制开关、内高压开关、外高压开关、外光路APD高压偏置电路和内光路APD高压偏置电路；
所述内调制开关和所述外调制开关均与所述MCU电连接，所述内调制开关与所述内光路APD高压偏置电路电连接，所述内光路APD高压偏置电路通过所述内高压开关与所述内光路APD混频电路电连接，所述内高压开关和所述内调制开关还均与所述MCU电连接；
所述外调制开关和所述外调制开关均与所述MCU电连接，所述外调制开关与所述外光路APD高压偏置电路电连接，所述外光路APD高压偏置电路通过所述外高压开关与所述外光路APD混频电路电连接，所述外高压开关和所述外调制开关还均与所述MCU电连接；
所述方法还包括：
所述MCU通过所述内调制开关控制所述内光路APD高压偏置电路开始/停止工作，所述MCU控制所述内光路APD高压偏置电路的偏置电压，所述MCU通过所述内高压开关控制所述内光路APD高压偏置电路的偏置电压施加到所述内光路APD混频电路的时间；
所述MCU通过所述外调制开关控制所述外光路APD高压偏置电路开始/停止工作，所述MCU控制所述外光路APD高压偏置电路的偏置电压，所述MCU通过所述外高压开关控制所述外光路APD高压偏置电路的偏置电压施加到所述外光路APD混频电路的时间。
可选的，所述MCU获得所述测温电路先后获得的两个温度，判断所述两个温度之间的温度差是否满足预设条件，如果是，再根据所述测温电路获得的所述两个温度，依据APD规格书中偏压-温度特性曲线，调整所述内光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压和所述外光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压，保持所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路的增益不变，以消除测量过程由温度因素引入的相位误差。
可选的，所述步骤一至所述步骤三均至少执行4次，所述步骤四，包括：根据各次执行所述步骤三后得到的多个内外光路相位差的平均值得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离。
可选的，如图7所示，所述激光相位测距装置还包括：跨阻放大电路，所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路均通过所述跨阻放大电路与所述二阶带通滤波放大电路连接，所述跨阻放大电路对所述内光路APD混频电路混频处理后的内光路激光进行初次放大处理，所述跨阻放大电路对所述外光路APD混频电路混频处理后的外光路激光进行初次放大处理，所述二阶带通滤波放大电路对初次放大处理后的内光路激光和外光路激光进行信号放大滤波处理。
可选的，如图7所示，所述激光相位测距装置还包括显示屏，所述显示屏与所述MCU电连接，所述MCU将得到的所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离显示在所述显示屏上。
参见图6，一种激光测距方法在标定完成的情况下，再开机测距时，测距流程如下：
S001、首先读取测温电路的温度值并保存，并利用内光路测量AGC不同增益下的总相位误差
Figure BDA0000946870760000101
S002、判断读取的温度值变化是否小于1°。小于1°，则进行步骤S003；否则进行步骤S001；
S003、分时切换测量。此步骤通过软件控制实现内外光路分时工作；
S004、内光路增益固定，使内光路的光信号经过内光路APD混频模块进行混频，然后执行步骤S006；
S005、外光路的光信号经过外光路APD混频模块进行混频，然后执行步骤S006；
S006、通过信号接收处理链路对混频后的信号进行处理；
S007、通过ADC采集并存储内外光路信号；
S008、利用内外光路的信号值计算出内外光路的信号相位差，并减去外光路在AGC不同增益下引入的总相位误差
Figure BDA0000946870760000102
得到相位差值。
S009、判定测量次数是否小于4，小于4，则进行步骤S003；否则进行步骤S010。
S010、测量距离换算，利用MCU计算出实际测量的距离；
S011、显示计算出的实际测量的距离。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所述的激光测距方法，利用所述MCU根据所述测温电路获得的温度，依据APD规格书中偏压-温度特性曲线，调整所述内光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压和所述外光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压，保持所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路的增益不变，以消除测量过程由温度因素引入的相位误差
Figure BDA0000946870760000111
Figure BDA00009468707600001110
为电路中寄生参量等引入的相位误差；
Figure BDA0000946870760000112
为AGC电路不同增益情况下造成的相位误差，由于所述内光路激光与测距装置接收到的所述外光路激光经过相同的链路后进行相位差，因此
Figure BDA0000946870760000119
和
Figure BDA0000946870760000113
均为0，
Figure BDA0000946870760000114
为
Figure BDA0000946870760000115
和
Figure BDA0000946870760000116
组成的总误差，
Figure BDA0000946870760000117
实现实时消除在不同的环境条件下(包括温度变化和反射面的不同等)造成的总相位误差
Figure BDA0000946870760000118
使测距的稳定性和精度得到了提高；同时所述内光路激光进行混频处理，所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的内光路激光进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的内光路激光进行固定增益的幅值放大处理，利用AGC电路和二阶带通滤波电路提高了信号的幅值和信噪比，使相位差值的运算更准确。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种激光相位测距方法，其特征在于：使用激光相位测距装置进行测距，所述激光相位测距装置包括：单片机MCU、激光发射控制电路、分光镜、内光路雪崩光电二极管APD混频电路、外光路APD混频电路、二阶带通滤波放大电路和自动增益控制AGC电路，所述MCU经所述激光发射控制电路与激光发射器电连接，所述分光镜倾斜设置在所述激光发射器的激光出口，所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路均与所述二阶带通滤波放大电路电连接，所述二阶带通滤波放大电路依次经所述AGC电路和所述MCU电连接，所述方法包括：
步骤一、所述MCU通过所述激光发射控制电路控制所述激光发射器发射出激光并被所述分光镜分为内光路激光和外光路激光；
步骤二、所述内光路APD混频电路接收所述内光路激光，对所述内光路激光进行混频处理，所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的内光路激光进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的内光路激光进行固定增益的幅值放大处理，所述MCU对幅值放大处理后的内光路激光进行模数转换处理，得到标准内光路激光；所述外光路APD混频电路接收所述外光路激光，对所述外光路激光进行混频处理；所述二阶带通滤波放大电路对混频处理后的外光路激光进行信号放大滤波处理，所述AGC电路对信号放大滤波处理后的外光路激光进行幅值放大处理，所述MCU对幅值放大处理后的外光路激光进行模数转换处理，得到测距后的外光路激光；所述二阶带通滤波放大电路对混频后的内光路激光进行放大滤波处理的时刻与所述二阶带通滤波放大电路对混频后的外光路激光进行放大滤波处理的时刻不同，以对内外光路激光进行分时处理；
步骤三、所述MCU将所述标准内光路激光的相位与所述测距后的外光路激光的相位做差，得到内外光路相位差；
步骤四、根据所述内外光路相位差得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离；
所述激光发射控制电路控制所述激光发射器的功率，利用所述激光发射器的激光信号反馈值调整所述激光发射器的功率，使所述激光发射器的功率稳定；
所述MCU获得测温电路先后获得的两个温度，判断所述两个温度之间的温度差是否满足预设条件，如果是，再根据所述测温电路获得的所述两个温度，依据APD规格书中偏压-温度特性曲线，调整所述内光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压和所述外光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压，保持所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路的增益不变，以消除测量过程由温度因素引入的相位误差。
2.根据权利要求1所述的一种激光相位测距方法，其特征在于：所述激光相位测距装置还包括：与所述MCU连接的测温电路，所述方法还包括：所述MCU根据所述测温电路获得的温度，依据APD规格书中偏压-温度特性曲线，调整所述内光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压和所述外光路APD混频电路中的高压偏置电路的工作电压，保持所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路的增益不变，以消除测量过程由温度因素引入的相位误差。
3.根据权利要求2所述的一种激光相位测距方法，其特征在于：所述根据所述内外光路相位差得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离，包括：
通过公式：
Figure FDA0002265209400000021
Figure FDA0002265209400000022
Figure FDA0002265209400000023
计算得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离D，其中，
Figure FDA0002265209400000024
为所述内外光路相位差，
ω0、
Figure FDA0002265209400000025
分别为所述内光路APD混频电路对内光路激光进行信号混频时使用的本振的角频率和本振的初始相位，
ω1为主振的角频率，
Figure FDA0002265209400000026
为主振的初始相位，
t为所述激光发射器发射出激光的时刻到所述外光路APD混频电路接收到所述外光路激光的时刻之间的时间间隔；
tD为光经过所要得到的测量距离花费的时间，C为光在真空中传播的速度，
Figure FDA0002265209400000031
Figure FDA0002265209400000032
为测量过程由温度因素引入的相位误差，由于
Figure FDA0002265209400000033
已被消除，因此
Figure FDA0002265209400000034
Figure FDA0002265209400000035
为电路中寄生参量等引入的相位误差；
Figure FDA0002265209400000036
为AGC电路不同增益情况下造成的相位误差，由于所述内光路激光与测距装置接收到的所述外光路激光经过相同的链路后进行相位差，因此
Figure FDA0002265209400000037
和
Figure FDA0002265209400000038
均为0，
Figure FDA0002265209400000039
为
Figure FDA00022652094000000310
和
Figure FDA00022652094000000311
组成的总误差，
Figure FDA00022652094000000312
4.根据权利要求1所述的一种激光相位测距方法，其特征在于：所述MCU利用间接测尺频率法测距，所述间接测尺频率法包括：利用两个光尺的相位尾数差值，间接测定内外光路相位差值的频率尾数，换算得出内外光路相位差对应的距离值。
5.根据权利要求1所述的一种激光相位测距方法，其特征在于：所述激光相位测距装置还包括：内调制开关、外调制开关、内高压开关、外高压开关、外光路APD高压偏置电路和内光路APD高压偏置电路；
所述内调制开关和所述外调制开关均与所述MCU电连接，所述内调制开关与所述内光路APD高压偏置电路电连接，所述内光路APD高压偏置电路通过所述内高压开关与所述内光路APD混频电路电连接，所述内高压开关和所述内调制开关还均与所述MCU电连接；
所述内调制开关和所述外调制开关均与所述MCU电连接，所述外调制开关与所述外光路APD高压偏置电路电连接，所述外光路APD高压偏置电路通过所述外高压开关与所述外光路APD混频电路电连接，所述外高压开关和所述外调制开关还均与所述MCU电连接；
所述方法还包括：
所述MCU通过所述内调制开关控制所述内光路APD高压偏置电路开始/停止工作，所述MCU控制所述内光路APD高压偏置电路的偏置电压，所述MCU通过所述内高压开关控制所述内光路APD高压偏置电路的偏置电压施加到所述内光路APD混频电路的时间；
所述MCU通过所述外调制开关控制所述外光路APD高压偏置电路开始/停止工作，所述MCU控制所述外光路APD高压偏置电路的偏置电压，所述MCU通过所述外高压开关控制所述外光路APD高压偏置电路的偏置电压施加到所述外光路APD混频电路的时间。
6.根据权利要求1所述的一种激光相位测距方法，其特征在于：所述步骤一至所述步骤三均至少执行4次，所述步骤四，包括：
根据各次执行所述步骤三后得到的多个内外光路相位差的平均值得到所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离。
7.根据权利要求1所述的一种激光相位测距方法，其特征在于：所述激光相位测距装置还包括：跨阻放大电路，所述内光路APD混频电路和所述外光路APD混频电路均通过所述跨阻放大电路与所述二阶带通滤波放大电路连接，所述跨阻放大电路对所述内光路APD混频电路混频处理后的内光路激光进行初次放大处理，所述跨阻放大电路对所述外光路APD混频电路混频处理后的外光路激光进行初次放大处理，所述二阶带通滤波放大电路对初次放大处理后的内光路激光和外光路激光进行信号放大滤波处理。
8.根据权利要求1所述的一种激光相位测距方法，其特征在于：所述激光相位测距装置还包括显示屏，所述显示屏与所述MCU电连接，所述MCU将得到的所述测距后的外光路激光对应的所要得到的测量距离显示在所述显示屏上。
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