CN106249246B - 测距方法及装置、测量电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种测距方法及装置、测量电路，其中，所述方法包括：生成第一信号和第二信号；将所生成的第一信号和第二信号发射；接收经目标物反射后的第一信号和第二信号；根据反射后的第一信号获得第一相位；根据反射后的第二信号获得第二相位；根据第一相位和第二相位获得第三相位；根据第三相位获得目标物的距离。由于第一信号和第二信号的附加相移相反，从而将第一相位和第二相位相加便能使第一相位中的附加相位与第二相位中的附加相位抵消，进而消除了测距过程中所产生的附加相移对测距的影响。消除附加相移后便能够获得第三相位，通过计算第三相位便能够获得被测量的目标物的精确距离。

Description

测距方法及装置、测量电路
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种测距方法及装置、测量电路。
背景技术
随着科学技术的发展，通过飞行时间测量(Time of Flight，TOF)而进行距离计算的技术已经有了长足的发展和进步。飞行时间测量是采用的主动成像技术，利用红外光发射器发射出频率f为红外光去照射目标物体，并得到目标物体反射回来的红外光和发射的红外光之间的相位差通过将得到的相位差带入公式便可求解出被测量的目标物体的距离。但由于红外光发射器在发射红外光时，红外光发射器内部的元件的工作会产生干扰信号，从而使被发射红外光的相位产生附加位移。产生附加位移会使测量出的相位差的值产生改变，从而严重影响了被测量的目标物体距离的准确度。因此，如何解决精确的测量目标物体的距离是目前面临的一大课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测距方法及装置、测量电路，其能够消除测量过程中，由于自身工作而产生的附加相移，从而提高测量的准确度。
第一方面，本发明实施例提供了一种测距方法，包括：生成第一信号和第二信号。将所生成的所述第一信号和所述第二信号发射；接收经目标物反射后的所述第一信号和所述第二信号。根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位；根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位；根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；根据所述第三相位获得所述目标物的距离。
进一步的，生成所述第一信号和所述第二信号的步骤，包括：生成第一正弦信号和第一余弦信号，并根据生成的所述第一正弦信号和生成的所述第一余弦信号获得所述第一信号。生成第二正弦信号和第二余弦信号，并根据生成的所述第二正弦信号和生成的所述第二余弦信号获得所述第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号的相位差满足预设关系。
进一步的，根据生成的所述第一正弦信号和生成的所述第一余弦信号获得所述第一信号的步骤包括：生成第一高频正弦信号和第一低频正弦信号。根据所述第一高频正弦信号生成第一高频余弦信号；根据所述第一低频正弦信号生成第一低频余弦信号。将所述第一高频正弦信号和所述第一低频正弦信号混频得到所述第一正弦信号。将所述第一低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第一余弦信号。将所述第一正弦信号和所述第一余弦信号相加得到所述第一信号。
进一步的，根据生成的所述第二低频信号和生成的所述第一高频信号获得所述第二信号的步骤包括：生成第二低频正弦信号；根据所述第二低频正弦信号生成第二低频余弦信号。将所述第二低频正弦信号和所述第一高频正弦信号混频得到所述第二正弦信号。将所述第二低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第二余弦信号。将所述第二余弦信号和所述第二正弦信号相加得到所述第二信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种测距装置，包括：生成单元，用于生成第一信号和第二信号。传输单元，用于将所生成的所述第一信号和所述第二信号发射。接收单元，用于接收经目标物反射后的所第一信号和第二信号。处理单元，用于根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位，根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位。根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；根据所述第三相位获得所述目标物的距离。
进一步的，所述生成单元包括：第一生成子单元，生成第一正弦信号和第一余弦信号，并根据生成的所述第一正弦信号和生成的所述第一余弦信号获得所述第一信号。第二生成子单元，生成第二正弦信号和第二余弦信号，并根据生成的所述第二正弦信号和生成的所述第二余弦信号获得所述第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号的相位差满足预设关系。
进一步的，第一生成子单元具体用于：生成第一高频正弦信号和第一低频正弦信号；根据所述第一高频正弦信号生成第一高频余弦信号；根据所述第一低频正弦信号生成第一低频余弦信号。将所述第一高频正弦信号和所述第一低频正弦信号混频得到所述第一正弦信号；将所述第一低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第一余弦信号；将所述第一正弦信号和所述第一余弦信号相加得到所述第一信号。
进一步的，第一生成子单元还用于：生成第二低频正弦信号；根据所述第二低频正弦信号生成第二低频余弦信号。将所述第二低频正弦信号和所述第一高频正弦信号混频得到所述第二正弦信号。将所述第二低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第二余弦信号；将所述第二余弦信号和所述第二正弦信号相加得到所述第二信号。
第三方面，本发明实施例还提供了一种测量电路，包括：控制装置、信号发射装置、信号接收装置；其中：所述控制装置用于生成第一信号和第二信号；将所生成的所述第一信号和所述第二信号传输到信号发射装置；通过信号接收装置接收经目标物反射后的所述第一信号和所述第二信号；根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位；根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位；根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；根据所述第三相位获得所述目标物的距离；所述信号发射装置用于将所述控制装置生成的所述第一信号和所述第二信号发射；所述信号接收装置用于接收并解析经目标物反射后的所述第一信号和所述第二信号后将所述第一信号和所述第二信号传输到所述控制装置。
进一步的，所述信号接收装置包括用于解析所述第一信号和所述第二信号的信号解析装置，所述信号解析装置为多通道解析矩阵。
本发明实施例的有益效果是：生成第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号发射。在通过接收反射后的第一信号获得第一相位，接收反射后的第二信号获得第二相位。第一信号和第二信号在发射并遇到被测物体返回接收后，第一信号和第二信号均会产生一个相同的第三相位。而第一信号和第二信号在调制和解析的过程中也会产生附加相位。即经过目标物反射后的第一信号和第二信号均包含一个第三相位和附加相位，理论上，经过目标物反射后的第一信号和第二信号均所包含的第三相位和附加相位应当分别相同，但是由于第一信号和第二信号的函数关系不同，所以，在第一信号中的相位移动和附加相移的函数关系与在第二信号中的相位移动和附加相移的函数关系不同。其中，第一信号中的相位移动和附加相移的函数关系反映了第一相位，第二信号中的相位移动和附加相移的函数关系反映了第二相位。
因此，根据第一信号和第二信号的函数关系，以及第一信号的幅频特性和第二信号的幅频特性，能够得到在第一信号中的第三相位和附加相移的函数关系以及在第二信号中的第三相位和附加相移的函数关系。根据，这两个函数关系就能够得到第三相位的数值，而根据第三相位的数值就能计算出目标物的距离。
根据在第一信号中的第三相位和附加相移的函数关系以及在第二信号中的第三相位和附加相移的函数关系获得第三相位，使得在获得第三相位的过程中，附加相移通过两个函数关系被消除，避免了一个未知数值的附加相移对计算第三相位的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种测量电路的装置框图；
图2为本发明实施例提供的一种测距方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种测距方法中生成第一信号的步骤S201的方法流程图；
图4为本发明实施例提供的一种测距方法中生成第二信号的步骤S201的方法流程图；
图5为本发明实施例提供的一种测距装置的模块框图；
图6为本发明实施例提供的一种测距装置中生成单元300的模块框图。
图中：测量电路100、处理器111、第一数模信号转换输出端口112、第二数模信号转换输出端口113、模数信号转换接收端口114、第一移相器115、第二移相器116、第一乘法器117、第二乘法器118、加法器119、驱动电路121、信号发射器122、扩束镜123、透镜131、矩阵接收器132、多通道检测开关133、整流器134、第三乘法器135、滤波器136。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，图1示出了本发明实例提供的测量电路100的模块图。测量电路100包括：控制装置、信号发射装置和信号接收装置。信号发射装置和信号接收装置均与控制装置耦合。
控制装置用于生成信号并将信号进行调制。控制装置与信号发射装置耦合，控制装置将调制后的信号传输到信号发射装置。信号发射装置用于将调制后的信号进行发射。发射的信号由于受到目标物的阻挡而返回，信号接收装置用于接收返回后的信号，并将信号解析后再次传输回控制装置。控制装置用于将传输回的信号进行消除误差的计算，并得出目标物准确的距离值。具体的，可通过以下装置实现：
控制装置包括：控制器和调制器。控制器包括：处理器111、第一数模信号转换输出端口112、第二数模信号转换输出端口113和模数信号转换接收端口114。调制器包括：第一移相器115、第二移相器116、第一乘法器117、第二乘法器118和加法器119。处理器111分别与第一数模信号转换输出端口112、第二数模信号转换输出端口113和模数信号转换接收端口114耦合第一数模信号转换输出端口112与第一移相器115的输入端耦合，第一数模信号转换输出端口112还与第一乘法器117的输入端耦合。第二数模信号转换输出端口113与第二移相器116的输入端耦合。第一乘法器117的输出端与加法器119的输入端耦合，而第二乘法器118的输出端也与加法器119的输入端耦合。加法器119的输入端与信号发射装置的输入端耦合。
处理器111用于生成发射信号以及用于接收经目标物反射后的信号，并根据信号的相位计算出被测物体的距离。处理器能够控制发射信号的种类、幅频特性等参数。
第一数模信号转换输出端口112、第二数模信号转换输出端口113分别用于输出不同种类的信号。具体地，第一数模信号转换输出端口112用于将处理器111生成的第一高频信号的数字信号转换为模拟信号输出到第一移相器115和第一乘法器117中。第二数模信号转换输出端口113用于将处理器111生成的第一低频信号的数字信号转换为模拟信号输出到第二移相器116和第一乘法器117中。第二数模信号转换输出端口113还用于将处理器111生成的第二低频正弦信号转换为模拟信号分别输出到第一乘法器117和第二移相器116。模数信号转换接收端口114用于接收经目标物发射后的信号，将所接收的模拟信号进行模数转换后转换为数字信号，将所转换的数字信号发送给控制器内的处理器111。
第一移相器115、第二移相器116均用于对输入信号的波形的相位进行调整，具体地，第一移相器115和第二移相器116均用于将输入信号的波形减小90°的相位。第一乘法器117用于将接收到的第一高频正弦信号和第一低频正弦信号进行混频。第二乘法器118用于将接收到的第一高频余弦信号和第一低频余弦信号Cos(ωLt)进行混频；第二乘法器118还用于将接收到的第一高频余弦信号和第二低频余弦信号进行混频。加法器119用于将接收到的第一正弦信号和第一余弦信号混频相加。加法器119还用于将接收到的第二正弦信号和第二余弦信号再次进行混频相加。
在本实施例中，处理器111用于分别生成：第一高频正弦信号Sin(ωHt)、第一低频正弦信号Sin(ωLt)和第二低频正弦信号-Sin(ωLt)。第一数模信号转换输出端口112用于将处理器111生成的第一高频正弦信号的数字信号转换为模拟信号输出到调制器中的第一乘法器117，第一数模信号转换输出端口112还用于将生成的第一高频正弦信号的数字信号转换为模拟信号输出到调制器中第一移相器115。第二数模信号转换输出端口113用于将处理器111生成的第一低频正弦信号的数字信号转换为模拟信号输出到调制器中的第一乘法器117，第二数模信号转换输出端口113还用于将处理器111生成的第一低频正弦信号的数字信号转换为模拟信号输出到调制器中的第二移相器116。与此同时，第二数模信号转换输出端口113还用于将处理器111生成的第二低频正弦信号转换为模拟信号分别输出到第一乘法器117和第二移相器116。而控制器中的模数信号转换接收端口114用于接收返回后的模拟信号，并将返回后的模拟信号输入到处理器111对信号进行解析。
第一移相器115用于将接收到的第一高频正弦信号Sin(ωHt)移相90°后形成第一高频余弦信号Cos(ωHt)。第二移相器116用于将接收到第一低频正弦信号Sin(ωLt)移相90°后形成第一低频余弦信号Cos(ωLt)，与此同时，第二移相器116还用于将接收到的第二低频正弦信号-Sin(ωLt)移相90°后形成第二低频余弦信号-Cos(ωLt)。第一移相器115能够将移相后生成的第一高频余弦信号输出到第二乘法器118。第二移相器116能够将移相后生成的第一低频余弦信号和第二低频余弦信号输出到第二乘法器118。
第一乘法器117用于将接收到的第一高频正弦信号Sin(ωHt)和第一低频正弦信号Sin(ωLt)进行混频，即将第一高频正弦信号和第一低频正弦信号相乘得到第一正弦信号Sin(ωHt)Sin(ωLt)。第一乘法器117还用于将接收到的第一高频正弦信号Sin(ωHt)和第二低频正弦信号-Sin(ωLt)进行混频，即将第一高频正弦信号和第二低频正弦信号相乘得到第二正弦信号-Sin(ωHt)Sin(ωLt)。第一乘法器117将第一正弦信号和第二正弦信号均输出到加法器119。第二乘法器118用于将接收到的第一高频余弦信号Cos(ωHt)和第一低频余弦信号Cos(ωLt)进行混频，即将第一高频余弦信号和第一低频余弦信号相乘得到第一余弦信号Cos(ωHt)Cos(ωLt)。第二乘法器118还用于将接收到的第一高频余弦信号Cos(ωHt)和第二低频余弦信号-Cos(ωLt)进行混频，即将第一高频余弦信号和第二低频余弦信号相乘得到第二余弦信号-Cos(ωLt)Cos(ωHt)。第二乘法器118还用于将第一余弦信号和第二余弦信号均输出到加法器119。
加法器119用于将接收到的第一正弦信号Sin(ωHt)Sin(ωLt)和第一余弦信号Cos(ωHt)Cos(ωLt)再次进行混频，即可用是将第一正弦信号和第一余弦信号相加得到第一信号Cos(ωHt-ωLt)。但测量电路100在对信号进行调整的过程，由于自身元件对于信号的干扰作用，从而信号调整过程中能够产生附加相移，进而加法器119能够得到的第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ1)，而-θ1即为调制过程中的第一附加相移。加法器119还用于将接收到的第二正弦信号-Sin(ωHt)Sin(ωLt)和第二余弦信号-Cos(ωLt)Cos(ωHt)再次进行混频相加。由于输入的第二正弦信号和第一正弦信号的相位满足相差180°，且第二余弦信号和第一余弦信号也相位满足相差180°，进而相位满足相差180°的信号在电路的调制过程中能够产生与-θ1相反的附加相移θ1。第二正弦信号-Sin(ωHt)Sin(ωLt)和第二余弦信号-Cos(ωLt)Cos(ωHt)混频后的得到第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ1)。加法器119将混频后的第一信号和第二信号均输出到信号发射装置。
信号发射装置包括：信号发射器122、驱动电路121、和扩束镜123。信号发射器122用于接收加法器119输入第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ1)和第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ1)。再通过驱动电路121的外接电源以提供信号发射器122的能量，使信号发射器122有足够的功率将第一信号和第二信号传送到扩束镜123。由于信号发射装置的自身元件对于信号的干扰作用，从而信号调制过程中能够产生附加于θ1相移，使附加相移变化为θ2。此时，信号分别为第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ2)和第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ2)。扩束镜123用于将第一信号和第二信号扩散之后进行发射。
当信号发射装置发射的第一信号和第二信号在遇到目标物而返回之后，信号接收装置能够将信号接收。信号接收装置包括：透镜131、接收矩阵、第三乘法器135和滤波器136。
第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ1)和第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ1)在发射和遇到目标物返回后增加了相位的偏移从而透镜131能够接收到了返回后的第一信号和第二信号通过透镜131，透镜131能够将接收到第一信号和第二信号输出到接收矩阵。
接收矩阵包括：矩阵接收器132、多通道检测开关133和整流器134。矩阵接收器132用于接收反射回的第一信号和第二信号但此时的第一信号和第二信号并不能被系统所识别。矩阵接收器132将第一信号和第二信号传输到多通道检测开关133。多通道检测开关133用于对第一信号和第二信号进行检测。在本实施例中，多通道检测开关133的每次检测均需要通过传输通道输出到整流器134。因此，多通道检测开关133设有与矩阵接收器132中阵列数量所对应的传输通道。多通道检测开关133接收第一信号和第二信号并对其分别进行检测时，只需一次检测便能够完成对第一信号和第二信号的数据的采集。多通道检测开关133将采集后的第一信号和第二信号传输到整流器134。整流器134能够用于对第一信号和第二信号进行整流，以滤除第一信号和第二信号在输送过程中所夹带的无效干扰信号。由于接收矩阵内部元件工作对信号所产生的干扰作用，当整流器134将第一信号和第二信号传输到第三乘法器135时，第一信号和第二信号均再次产生了附加相移θ，并与θ2进行叠加。第三乘法器135接收到的叠加了附加相移的第一信号和第二信号
第三乘法器135与第一数模信号转换输出端口112耦合，第一数模信号转换输出端口112耦合输出的第一高频正弦信号还能够输入到第三乘法器135。第三乘法器135用于将第一信号与第一高频正弦信号再次混频相乘，从而能够得到混频后的第一信号第三乘法器135还用于将第二信号与第一高频正弦信号再次混频相乘，从而也能够得到混频后分开了高频和低频的第二信号由于第三乘法器135的输出端与滤波器136耦合，第三乘法器135能够将混频后分开了高频和低频的第一信号和混频后分开了高频和低频的第二信号均传输到滤波器136。
在本实施例中，滤波器136为低通滤波器136。从而，滤波器136能够用于将接收到的第一信号滤除被分开的高频部分，进而能够得到滤波后的第一信号滤波器136还能够用于将接收到的第二信号滤除被分开的高频部分，进而能够得到滤波后的第二信号由于乘法器和滤波器136自身元件工作的干扰作用，此时的信号再次产生的了附加相移θ，并和θ3叠加。滤波器136的输出端与模数信号转换接收端口114耦合，滤波器136将分别滤波并叠加了附加相移θ的第一信号和第二信号输出到控制器的模数信号转换接收端口114。
控制器的模数信号转换接收端口114接收到为模拟信号状态的第一信号和第二信号后，模数信号转换接收端口114用于将信号第一信号和第二信号的模拟状态转换为数字信号，并输出到处理器111。处理器111还用于通过对第一信号和第二信号进行分析，从而得到第一信号中的第一相位和第二信号中的第二相位处理器111将第一相位和第二相位相加，便可消除附加相移θ4得到第三相位处理器111通过测距公式计算出第三相位所对应的距离，便能够得到被测目标物的精确距离。
请参阅图2，为本发明较佳实施例提供的一种测距方法，应用于上述测量电路100，所述方法包括：步骤S201、步骤S202、步骤S203和步骤S204。下面将对本发明实施例提供的测距方法的具体流程进行详细阐述，图2所对应的方法是以测量电路100为执行主体的流程。
步骤S201：生成第一信号和第二信号。
通过处理器111生成第一信号和第二信号，第一信号的相位和第二信号的相位满足一定的关系。优选地，第一信号和第二信号的函数信号表达式均为三角函数。例如，第一信号为正弦波，第二信号也为正弦波，第一信号和第二信号的相位的差值为K，其中，K可以是N倍的π，N为自然数。
步骤S202：将所生成的所述第一信号和所述第二信号发射。
通过驱动电路121，驱动电路将输入的第一信号和第二信号进行功率放大，而使第一信号和第二信号达到其能够进行发射的额定功率。功率放大后的第一信号和第二信号通过信号发射器122进行发射，优选的，信号发射器122可通过设有的红外发光二极管对第一信号和第二信号进行发射。而在通过扩束镜123进行扩散后，第一信号和第二信号便能够进行广角发射。
步骤S203:接收经目标物反射后的所述第一信号和所述第二信号。
第一信号和第二信号遇到被测目标物而产生反射，反射后的第一信号和第二信号便能够通过透镜131的折射而被矩阵接收器132接收。矩阵接收器132将反射回的第一信号和第二信号接收，但此时的第一信号和第二信号并不能被系统所识别。矩阵接收器132将接收到的第一信号和第二信号传输到多通道检测开关133。多通道检测开关133通过检测便能够完成对第一信号和第二信号的数据的采集。整流器134能够将多通道检测开关133将采集后的第一信号和第二信号进行整流。第三乘法器135能够将从整流器134接收到的第一信号与第一数模信号转换输出端口112输入的第一高频正弦信号再次混频相乘，从而能够得到混频后的第一信号。第三乘法器135还能够将第二信号与第一高频正弦信号再次混频相乘，从而也能够得到混频后的第二信号。滤波器136能够用于将接收到第一信号滤除的高频部分，进而能够得到滤波后的第一信号。滤波器136还能够用于将接收到的第二信号滤除高频部分，进而能够得到滤波后的第二信号。滤波器136将滤波后的第一信号和第二信号均输出到模数信号转换接收端口114。
步骤S204:根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位；根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位；根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；根据所述第三相位获得所述目标物的距离。
模数信号转换接收端口114接收到滤波后的第一信号后将其输出到处理器111，处理器111通过分析第一信号的频谱特性便能够得到第一信号的第一相位值。而模数信号转换接收端口114还将接收到滤波后的第二信号后将其输出到处理器111，处理器111通过分析第二信号的频谱特性便能够得到第二信号的第二相位值。处理器111将第一相位值和第二相位值相加便能够消除第一相位值和第一相位值中的附加相位值，从而得到第三相位值，第三相位值便是信号由于目标物的距离而产生的相位移动。进而通过第三相位值便能够得到被测目标物的精确距离。
步骤S201：生成第一信号和第二信号。
控制本体产生信号，并将产生的信号通过混频从而能够生成第一信号和第二信号。
请参阅图3，生成第一信号需要根据生成的第一正弦信号和生成的第一余弦信号而获得第一信号。具体的，根据生成的第一正弦信号和生成的第一余弦信号获得第一信号的步骤包括：
步骤S301,生成第一高频正弦信号和第一低频正弦信号。
处理器111分别生成：第一高频正弦信号Sin(ωHt)和第一低频正弦信号Sin(ωLt)。第一数模信号转换输出端口112能够将处理器111生成的第一高频正弦信号的数字信号转换为模拟信号。第一数模信号转换输出端口112将第一高频正弦信号的分别输出到调制器中的第一乘法器117和第一移相器115。第一数模信号转换输出端口112第二数模信号转换输出端口113能够将处理器111生成的第一低频正弦信号的数字信号转换为模拟信号。第二数模信号转换输出端口113将转换后的第一低频正弦信号分别输出到调制器中的第一乘法器117和第二移相器116。
步骤S302，根据所述第一高频正弦信号生成第一高频余弦信号；根据所述第一低频正弦信号生成第一低频余弦信号。
第一移相器115将第一数模信号转换输出端口112输入的第一高频正弦信号Sin(ωHt)移相90°后形成第一高频余弦信号Cos(ωHt)。第一移相器115再将形成的第一高频余弦信号输出到第二乘法器118。第二移相器116还能够将第二数模信号转换输出端口113输入的第一低频正弦信号Sin(ωLt)移相90°后形成第一低频余弦信号Cos(ωLt)。第二移相器116再将形成的第一低频余弦信号输出到第二乘法器118。
步骤S303，将所述第一高频正弦信号和所述第一低频正弦信号混频得到所述第一正弦信号；将所述第一低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第一余弦信号；将所述第一正弦信号和所述第一余弦信号相加得到所述第一信号。
当第一乘法器117接收到第一高频正弦信号Sin(ωHt)和第一低频正弦信号Sin(ωLt)后，第一乘法器117能够将第一高频正弦信号和第一低频正弦信号进行混频，即将第一高频正弦信号和第一低频正弦信号相乘得到第一正弦信号Sin(ωHt)Sin(ωLt)。第一乘法器117将混频后的第一正弦信号输出到加法器119。
当第二乘法器118接收到第一高频余弦信号Cos(ωHt)和第一低频余弦信号Cos(ωLt)后，第二乘法器118能够将接收到的第一高频余弦信号和第一低频余弦信号进行混频，即将第一高频余弦信号和第一低频余弦信号相乘得到第一余弦信号Cos(ωHt)Cos(ωLt)。第二乘法器118将混频后的第一余弦信号到加法器119。
加法器119将接收到的第一正弦信号Sin(ωHt)Sin(ωLt)和第一余弦信号Cos(ωHt)Cos(ωLt)再次进行混频，即可用是将第一正弦信号和第一余弦信号相加得到第一信号Cos(ωHt-ωLt)。但由于调制过程中产生的干扰，从而信号调整过程中能够产生附加相移，进而加法器119能够得到的具有附加相移的第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ1)，而-θ1即为调制过程中的第一附加相移。加法器119将混频后的第一信号输出到信号发射装置。
请参阅图4，生成第二信号需要根据生成的第二低频信号和生成的第一高频信号获得所述第二信号。从而，根据生成的第二低频信号和生成的第一高频信号获得第二信号的步骤包括：
步骤S401，生成第二低频正弦信号。
处理器111生成第二低频正弦信号-Sin(ωLt)，并将在生成第二低频正弦信号输入到第二数模信号转换输出端口113。第二数模信号转换输出端口113将接收到的第二低频正弦信号的数字信号转换为模拟信号。第二数模信号转换输出端口113将转换后的第二低频正弦信号分别输出到调制器中的第一乘法器117和第二移相器116。
步骤S402，根据所述第二低频正弦信号生成第二低频余弦信号。
由于处理器111生成，第二移相器116能够将第二数模信号转换输出端口113输入的第二低频正弦信号-Sin(ωLt)移相90°后形成第二低频余弦信号-Cos(ωLt)。第二移相器116再将形成的第二低频余弦信号输出到第二乘法器118。
步骤S403，将所述第二低频正弦信号和所述第一高频正弦信号混频得到所述第二正弦信号；将所述第二低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第二余弦信号；将所述第二余弦信号和所述第二正弦信号相加得到所述第二信号。
由于处理器111为同时生成的：第一高频正弦信号、第一低频正弦信号和第二低频正弦信号。
当第一乘法器117接收到第二数模信号转换输出端口113输入的第二低频正弦信号-Sin(ωLt)时，第一乘法器117能够将接收到的第一高频正弦信号Sin(ωHt)和第二低频正弦信号-Sin(ωLt)进行混频，即将第一高频正弦信号和第二低频正弦信号相乘后得到第二正弦信号-Sin(ωHt)Sin(ωLt)。第一乘法器117混频后的第二正弦信号输出到加法器119。
当第二乘法器118接收到第二移相器116输入第二低频余弦信号-Cos(ωLt)时，第二乘法器118能够将接收到的第一高频余弦信号Cos(ωHt)和第二低频余弦信号-Cos(ωLt)进行混频，即将第一高频余弦信号和第二低频余弦信号相乘得到第二余弦信号-Cos(ωLt)Cos(ωHt)。第二乘法器118再将混频后的第二余弦信号均输出到加法器119。
加法器119能够将接收到的第二正弦信号-Sin(ωHt)Sin(ωLt)和第二余弦信号-Cos(ωLt)Cos(ωHt)再次进行混频相加。由于输入的第二正弦信号和第一正弦信号的相位满足相差180°，且第二余弦信号和第一余弦信号相位也满足相差180°，进而相位满足相差180°的信号在电路的调制过程中能够产生与-θ1相反的附加相移θ1。第二正弦信号和第二余弦信号混频后的得到第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ1)。加法器119将混频后的第二信号均输出到信号发射装置。
步骤S202：将所生成的所述第一信号和所述第二信号发射。
在上述的步骤中，加法器119将混频后的第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ1)和混频后的第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ1)均输出到信号发射装置。信号发射装置便能够将第一信号和第二信号发射。具体的实施如下：
当信号发射器122接收到加法器119输入第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ1)和第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ1)。信号发射器122通过驱动电路121的外接电源以提供信号发射器122的能量，使信号发射器122有足够的功率将第一信号和第二信号传送到扩束镜123。由于信号发射装置在工作过程中对信号的干扰，从而信号调制过程中能够产生附加于θ1相移，使附加相移变化为θ2。此时，信号分别为第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ2)和第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ2)。扩束镜123将接收到的第一信号和第二信号扩散之后进行发射。
步骤S203,接收经目标物反射后的所述第一信号和所述第二信号。
当第一信号Cos(ωHt-ωLt-θ2)和第二信号Cos(ωHt-ωLt+θ2)在发射后遇到目标物，第一信号和第二信号便能够折射而返回，从而将返回的第一信号和第二信号接收。其具体的实施如下：
第一信号和第二信号在发射和遇到目标物返回后增加了相位的偏移从而透镜131能够接收到了返回后的第一信号和第二信号通过透镜131，透镜131能够将接收到第一信号和第二信号输出到矩阵接收器132。
矩阵接收器132能够接收反射回的第一信号和第二信号但此时的第一信号和第二信号并不能被系统所识别。矩阵接收器132将接收到的第一信号和第二信号传输到多通道检测开关133。多通道检测开关133能够对第一信号和第二信号进行检测。在本实施例中，多通道检测开关133的每次检测均需要通过传输通道输出到整流器134。因此，多通道检测开关133设有与矩阵接收器132中阵列数量所对应的传输通道。多通道检测开关133接收第一信号和第二信号并对其分别进行检测时，只需一次检测便能够完成对第一信号和第二信号的数据的采集。多通道检测开关133将采集后的第一信号和第二信号传输到整流器134。整流器134能够用于对第一信号和第二信号进行整流，以滤除第一信号和第二信号在输送过程中所夹带的无效干扰信号。由于在接收过程对信号所产生的干扰作用，当整流器134将第一信号和第二信号传输到第三乘法器135时，第一信号和第二信号均再次产生了附加相移θ，并与θ2进行叠加。第三乘法器135接收到的叠加了附加相移的，第一信号和第二信号
由于第三乘法器135与第一数模信号转换输出端口112耦合，第一数模信号转换输出端口112耦合输出的第一高频正弦信号还能够输入到第三乘法器135。第三乘法器135能够将从整流器134接收到的第一信号与第一数模信号转换输出端口112输入的第一高频正弦信号再次混频相乘，从而能够得到混频后的第一信号第三乘法器135还能够将第二信号与第一高频正弦信号再次混频相乘，从而也能够得到混频后分开了高频和低频的第二信号由于第三乘法器135的输出端与滤波器136耦合，第三乘法器135能够将混频后分开了高频和低频的第一信号和混频后分开了高频和低频的第二信号均传输到滤波器136。
在本实施例中，滤波器136为低通滤波器136。从而，滤波器136能够用于将接收到的第一信号滤除被分开的高频部分，进而能够得到滤波后的第一信号滤波器136还能够用于将接收到的第二信号滤除被分开的高频部分，进而能够得到滤波后的第二信号由于乘法器和滤波器136工作所产生对信号的干扰，此时的信号再次产生的了附加相移θ，并和θ3叠加。滤波器136的输出端与模数信号转换接收端口114耦合，滤波器136将分别滤波并叠加了附加相移θ的第一信号和第二信号输出到控制器的模数信号转换接收端口114。
步骤S204:根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位；根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位；根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；根据所述第三相位获得所述目标物的距离。
处理器111能够通过计算得到第一信号的第一相位，处理器111还能够通过计算得到第二信号的第二相位。当处理器111将计算出的第一相位和第二相位相加，便能够消除附加位移值得到第三相位，从而能够获得目标物的距离。其具体的实施如下：
控制器的模数信号转换接收端口114接收到为模拟信号状态的第一信号和第二信号后，模数信号转换接收端口114用于将信号第一信号和第二信号的模拟状态转换为数字信号，并输出到处理器111。处理器111还用于通过对第一信号和第二信号进行频谱分析，从而得到第一信号中的第一相位和第二信号中的第二相位处理器111将第一相位和第二相位相加，便可消除附加相移θ4得到第三相位处理器111通过测距公式计算出第三相位所对应的距离，便能够得到被测目标物的精确距离。
请参阅图5，为本发明实施例提供的应用于测量方法的测量装置200。测量装置200包括：生成单元300，用于生成第一信号和第二信号。传输单元400，用于将所生成的所述第一信号和所述第二信号发射。接收单元500，用于接收经目标物反射后的所第一信号和第二信号。处理单元600，用于根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位；根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位；根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；根据所述第三相位获得所述目标物的距离。
请参阅图6，在本实施例中，生成单元300包括：第一生成子单元310和第二生成子单元320。
第一生成子单元310具体用于：
生成第一高频正弦信号和第一低频正弦信号；根据所述第一高频正弦信号生成第一高频余弦信号；根据所述第一低频正弦信号生成第一低频余弦信号；
将所述第一高频正弦信号和所述第一低频正弦信号混频得到所述第一正弦信号；将所述第一低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第一余弦信号；将所述第一正弦信号和所述第一余弦信号相加得到所述第一信号。
第二生成子单元320具体用于：
生成第二低频正弦信号；根据所述第二低频正弦信号生成第二低频余弦信号；
将所述第二低频正弦信号和所述第一高频正弦信号混频得到所述第二正弦信号；将所述第二低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第二余弦信号；将所述第二余弦信号和所述第二正弦信号相加得到所述第二信号。
需要说明的是，由于所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
综上所述，本发明通过生成第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号发射。在通过接收反射后的第一信号后，通过分析获得第一信号的第一相位，而接收反射后的第二信号后，通过分析获得第二信号的第二相位。由于第一信号和第二信号的附加相移相反，从而将第一相位和第二相位相加便能使第一相位中的附加相位与第二相位中的附加相位抵消，进而消除了测距过程中所产生的附加相移对测距的影响。消除附加相移后便能够获得第三相位，通过计算第三相位便能够获得被测量的目标物的精确距离。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种测距方法，其特征在于，包括：
生成第一信号和第二信号；
将所生成的所述第一信号和所述第二信号发射；
接收经目标物反射后的所述第一信号和所述第二信号；
根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位；
根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位；
根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；
根据所述第三相位获得所述目标物的距离；
其中，生成第一信号和第二信号具体包括：
生成第一正弦信号和第一余弦信号，并根据生成的所述第一正弦信号和生成的所述第一余弦信号获得所述第一信号；
生成第二正弦信号和第二余弦信号，并根据生成的所述第二正弦信号和生成的所述第二余弦信号获得所述第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号的相位差满足预设关系；
以及所述根据生成的所述第一正弦信号和生成的所述第一余弦信号获得所述第一信号具体包括；
生成第一高频正弦信号和第一低频正弦信号；
根据所述第一高频正弦信号生成第一高频余弦信号；
根据所述第一低频正弦信号生成第一低频余弦信号；
将所述第一高频正弦信号和所述第一低频正弦信号混频得到所述第一正弦信号；
将所述第一低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第一余弦信号；
将所述第一正弦信号和所述第一余弦信号相加得到所述第一信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据生成的所述第二正弦信号和生成的所述第二余弦信号获得所述第二信号的步骤包括：
生成第二低频正弦信号；
根据所述第二低频正弦信号生成第二低频余弦信号；
将所述第二低频正弦信号和所述第一高频正弦信号混频得到所述第二正弦信号；
将所述第二低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第二余弦信号；
将所述第二余弦信号和所述第二正弦信号相加得到所述第二信号。
3.一种测距装置，其特征在于，包括：
生成单元，用于生成第一信号和第二信号；
传输单元，用于将所生成的所述第一信号和所述第二信号发射；
接收单元，用于接收经目标物反射后的所第一信号和第二信号；
处理单元，用于根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位；根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位；根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；根据所述第三相位获得所述目标物的距离；
其中，所述生成单元包括：
第一生成子单元，生成第一正弦信号和第一余弦信号，并根据生成的所述第一正弦信号和生成的所述第一余弦信号获得所述第一信号；
第二生成子单元，生成第二正弦信号和第二余弦信号，并根据生成的所述第二正弦信号和生成的所述第二余弦信号获得所述第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号的相位差满足预设关系；
以及，第一生成子单元具体用于：
生成第一高频正弦信号和第一低频正弦信号；根据所述第一高频正弦信号生成第一高频余弦信号；根据所述第一低频正弦信号生成第一低频余弦信号；
将所述第一高频正弦信号和所述第一低频正弦信号混频得到所述第一正弦信号；将所述第一低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第一余弦信号；将所述第一正弦信号和所述第一余弦信号相加得到所述第一信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，第二生成子单元用于：
生成第二低频正弦信号；根据所述第二低频正弦信号生成第二低频余弦信号；
将所述第二低频正弦信号和所述第一高频正弦信号混频得到所述第二正弦信号；将所述第二低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第二余弦信号；将所述第二余弦信号和所述第二正弦信号相加得到所述第二信号。
5.一种测量电路，其特征在于，包括：控制装置、信号发射装置、信号接收装置；其中：
所述控制装置用于生成第一信号和第二信号；将所生成的所述第一信号和所述第二信号传输到信号发射装置；通过信号接收装置接收经目标物反射后的所述第一信号和所述第二信号；根据所述反射后的所述第一信号获得第一相位；根据所述反射后的所述第二信号获得第二相位；根据所述第一相位和所述第二相位获得第三相位；根据所述第三相位获得所述目标物的距离；
所述信号发射装置用于将所述控制装置生成的所述第一信号和所述第二信号发射；
所述信号接收装置用于接收并解析经目标物反射后的所述第一信号和所述第二信号后将所述第一信号和所述第二信号传输到所述控制装置；
其中，所述控制装置还用于生成第一正弦信号和第一余弦信号，并根据生成的所述第一正弦信号和生成的所述第一余弦信号获得所述第一信号；生成第二正弦信号和第二余弦信号，并根据生成的所述第二正弦信号和生成的所述第二余弦信号获得所述第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号的相位差满足预设关系；
以及具体用于生成第一高频正弦信号和第一低频正弦信号；根据所述第一高频正弦信号生成第一高频余弦信号；根据所述第一低频正弦信号生成第一低频余弦信号；将所述第一高频正弦信号和所述第一低频正弦信号混频得到所述第一正弦信号；将所述第一低频余弦信号和所述第一高频余弦信号混频得到所述第一余弦信号；将所述第一正弦信号和所述第一余弦信号相加得到所述第一信号。
6.根据权利要求5所述的测量电路，其特征在于，所述信号接收装置包括用于解析所述第一信号和所述第二信号的信号解析装置，所述信号解析装置为多通道解析矩阵。
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