CN109884654A - 基于扩频调制的激光测距系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于扩频调制的激光测距系统和方法，其中，系统包括：FPGA，用于产生高频时钟，利用所述高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对所述高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，并利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号；激光发射模块，用于根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号；激光接收模块，用于接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列；FPGA，还用于根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。该系统能够实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距。

Description

基于扩频调制的激光测距系统和方法

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种基于扩频调制的激光测距系统和方法。

背景技术

激光测距是激光雷达的关键技术之一，尤其是微电子机械系统(Micro-electromechanical Systems，简称MEMS)固态激光雷达。在MEMS固态成像激光雷达应用中，尤其是用于自动驾驶的固态激光雷达，要求激光功率、雷达分辨率、帧频、精度、测程均需要满足一定的条件，还要能够满足车规和成本的要求。

相关技术中，常用的激光测距方法有脉冲法、相位法和相干法。其中，脉冲法的测距精度受限于其计数器的时钟频率及其稳定性，稳定的几百兆的计数器十分昂贵，而专用的时间间隔测量芯片需要复杂的脉冲整形的模拟电路；相位法需要较大功率的激光器才能满足相应的测程和精度，并且其需要多个测尺进行分时测量，因此帧频较低；相干法在地面上使用时测程很短，并且要满足信号光与本振光同向、同偏振方向，因此其接收光学天线十分复杂。

因此，对于小功率的MEMS固态成像激光雷达而言，如何在小功率激光器的限制下，提高测程以及测量精度，并且保证一定的帧频成为亟待解决的难题。

发明内容

本发明提出一种基于扩频调制的激光测距系统和方法，以实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距。

本发明第一方面实施例提出了一种基于扩频调制的激光测距系统，所述系统包括：现场可编程门阵列FPGA、激光发射模块和激光接收模块，

所述FPGA，用于产生高频时钟，利用所述高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对所述高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，并利用所述伪随机序列码和所述高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号；

所述激光发射模块，用于根据所述调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射所述已调波光信号；

所述激光接收模块，用于接收经所述待测目标反射的回波光信号，并将所述回波光信号转换为数字序列；

所述FPGA，还用于根据所述数字序列、所述伪随机序列、所述高频周期码，确定所述系统与所述待测目标之间的距离值。

本发明实施例的基于扩频调制的激光测距系统，通过FPGA产生高频时钟，利用高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号，之后通过激光发射模块根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号，并通过激光接收模块接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列，最后，由FPGA根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。本发明中，系统的硬件结构简单，无需硬件混频和复杂光学天线，对激光器功率依赖小，能够实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距，适用于激光功率要求不大，但是测程要远，精度要高，速度要快的设备当中，例如可以应用于MEMS固态成像激光雷达。

本发明第一方面实施例提出了一种基于扩频调制的激光测距方法，包括：

获取伪随机序列码和高频周期码；其中，所述伪随机序列码是利用高频时钟驱动产生的，所述高频周期码是对所述高频时钟进行分频处理得到的；

利用所述伪随机序列码和所述高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号；

根据所述调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射所述已调波光信号；

接收经所述待测目标反射的回波光信号，并将所述回波光信号转换为数字序列；

根据所述数字序列、所述伪随机序列、所述高频周期码，确定所述系统与所述待测目标之间的距离值。

本发明实施例的基于扩频调制的激光测距方法，通过获取伪随机序列码和高频周期码，利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号，之后根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号，并接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列，最后，根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。由此，可以实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距，适用于激光功率要求不大，但是测程要远，精度要高，速度要快的测距设备当中，例如可以应用于MEMS固态成像激光雷达。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一所提供的基于扩频调制的激光测距系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二所提供的基于扩频调制的激光测距方法的原理示意图；

图3为本发明实施例三所提供的基于扩频调制的激光测距系统的结构示意图；

图4为本发明实施例四所提供的基于扩频调制的激光测距系统的结构示意图；

图5为本发明实施例五所提供的基于扩频调制的激光测距方法的流程示意图；

图6为本发明实施例六所提供的基于扩频调制的激光测距方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的基于扩频调制的激光测距系统和方法。

图1为本发明实施例一所提供的基于扩频调制的激光测距系统的结构示意图。

如图1所示，该基于扩频调制的激光测距系统可以包括：现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)100、激光发射模块200和激光接收模块300。

其中，FPGA100，用于产生高频时钟，利用高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，并利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号。

本发明实施例中，FPGA100可以包括锁相环(Phase-Locked Loop，简称PLL)电路，由FPGA100内部的PLL电路产生一个高频时钟，作为伪随机序列码的时钟，利用高频时钟驱动产生一个高频的伪随机序列码，例如，高频时钟的频率为150MHz，则伪随机序列码的频率为150MHz。本发明中，由PLL电路提供高频时钟的优势为：可以避免信号经过多级电路处理过程中造成相位抖动和漂移的情况，便于后续激光接收模块300进行码同步和帧同步，便于电路采样同步，极大地改善了相位漂移而造成的误差。

本发明实施例中，高频周期码为高频的周期方波码，高频周期码是对PLL电路产生的高频时钟进行分频处理得到的。例如，高频时钟的频率为150MHz，对高频时钟进行10分频处理，得到周期方波码，将得到的周期方波码作为高频周期码，则高频周期码的频率为15MHz。

本发明实施例中，低频数据码为低速率的数据码，例如，低频周期码的频率可以为150KHz，带宽可以为2Kb。低频数据码可以携带系统中的设备信息(例如设备ID)、像素信息(例如对于成像雷达而言，可以为像素ID)、校验信息等等。比如低频数据码可以为全零序列、全1序列、或者还可以为其他序列，本发明对此并不作限制。其中，伪随机序列码、高频周期码和低频数据码为同一个时钟。

本发明实施例中，可以首先利用高频周期码对低频数据码进行扩频调制，得到扩频信号，之后，利用伪随机序列码对上述扩频信号进行调制(扩频)，得到调制信号。例如，参见图2，可以将高频周期码F1和低频数据码D进行异或处理，得到扩频信号，之后，将扩频信号与伪随机序列码M进行异或处理，得到调制信号S。

激光发射模块200，用于根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号。

本发明实施例中，待测目标可以为人、动物、植物、建筑物等等，本发明对此并不作限制。

本发明实施例中，在得到调制信号后，可以利用激光信号作为载波信号，根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号。

如图3所示，激光发射模块200可以包括：高速激光器驱动电路(例如为激光二极管驱动电路)、脉冲激光器(例如为激光二极管)和发射光学天线。具体地，高速激光器驱动电路可以根据调制信号，将脉冲激光器产生的激光信号进行调制处理，产生测量光束，本发明中记为已调波光信号。之后，可以通过发射光学天线向待测目标发射已调波光信号。

激光接收模块300，用于接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列。

本发明实施例中，当已调波光信号照射到待测目标表面时，反射回来的激光信号，本发明中记为回波光信号由激光接收模块300接收，并转换为FPGA100可以处理的数字序列。

如图3所示，激光接收模块可以包括接收光学天线、光电探测器、放大器和高速模拟比较器。其中，接收光学天线，用于接收经待测目标反射的回波光信号；光电探测器，用于将回波光信号转换为电信号；放大器，用于将电信号进行放大处理；高速模拟比较器，用于将放大处理后的电信号转化为数字序列，例如高速模拟比较器可以将电信号与预设的标准值进行比较，当电信号大于或者等于该标准值时，输出高(或低)电平，当电信号小于该标准值时，输出低(或高)电平，从而可以得到转换后的数字序列。

其中，光电探测器可以为光电二极管、雪崩二极管、硅光电倍增管等等。

FPGA100，还用于根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。

本发明实施例中，当激光接收模块300处理得到数字序列后，可以由FPGA100根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。

本发明实施例中，可以首先根据伪随机序列和数字序列，计算得到一个粗测的第一距离值。具体地，可以首先利用伪随机序列码对数字序列进行解调处理，得到第一序列，根据第一序列和低频数据码，计算得到第一距离值。

其中，粗测结果，即第一距离值的精度是根据高频周期码的频率确定的，标记高频周期码的频率为f，则系统的测量精度为c/(2f)，c为光速。例如，当高频周期码的频率为150MHz时，测量精度为3*10⁸/(2*1.5*10⁸)＝1m。此外，系统的测程是根据伪随机序列码的码长与测量精度确定的，例如，伪随机序列码的长度为1023，精度为1m，则测程为1023米，单向测程为1023/2＝511.5米。系统的测距速度或帧频是由高速模拟比较器的速度确定的。

参见图2，标记数字序列为R，可以首先将伪随机序列码与数字序列R进行异或处理，得到第一序列，此时，可以将第一序列与低频数据码进行比较，统计第一序列与低频数据码中对应位置处的元素取值不同的个数，根据统计的个数，确定第一距离值。

举例而言，若第一序列与低频数据码中有N个位置的元素取值不同，则第一距离值为：N*c/(2f)，其中，N为不大于伪随机序列码的码长的自然数。例如，当高频数据码的频率为150MHz时，测量精度为1m，若N＝5，则第一距离值为5m。

需要说明的是，上述系统的测量得到的粗测结果的精度是根据高频周期码的频率确定的，例如，当高频周期码的频率为150MHz时，测量精度为1m，测量得到的粗测结果为整数，即第一距离值为整数，精度或测量结果的准确性不高。

因此，本发明实施例中，为了提升测距结果的准确性，还可以利用高频周期码和第一序列，计算得到一个精测的第二距离值。具体地，可以根据高频周期码，对第一序列进行解调处理，得到第二序列，根据移相处理后的高频周期码，对第一序列进行解调处理，得到第三序列，计算第二序列和第三序列之间的相位差，根据相位差，计算得到第二距离值。

例如，参见图2，可以将第一序列与高频周期码进行异或处理，得到第二序列，将高频周期码进行移相90度处理，将移相90度处理后的高频周期码与第一序列进行异或处理，得到第三序列，之后，可以计算第二序列和第三序列之间的相位差，根据相关技术中相位差与距离的公式，计算得到第二距离值。

本发明中，计算得到的第二距离值是根据相位差确定的，精测结果为小数值，因此，可以将第一距离值和第二距离值相加，得到系统与待测目标之间的距离值，由此，提升测距结果的准确性。

综上，该基于扩频调制的激光测距系统的测距精度是根据高频周期码的频率和相位差确定的，测距精度较高；测程是根据伪随机序列码的码长与测量精度确定的，当伪随机序列码的码长较大时，测程较远；测距速度或帧频是由高速模拟比较器的速度/频率确定的，当高速模拟比较器的频率较高或者速度较快时，测距速度较快。因此，本发明实施例的基于扩频调制的激光测距系统，能够实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距，适用于激光功率要求不大，但是测程要远，精度要高，速度要快的设备当中，例如可以应用于MEMS固态成像激光雷达。

本发明实施例中，系统融合了脉冲法激光测距的简单硬件，相位法的高精度和相干外差法的长测程。极大地简化了硬件电路的设计，避免了多个电路环节可能导致的相位漂移问题，避免了光外差探测的复杂光学系统，将电信号放大后直接转换为高速数字序列给FPGA进行处理，确定最终的测距结果。此外，采用类似脉冲法的硬件发射和接收电路，利用相位法提高测距精度，利用相干外差法提高测程，不需要高分辨率计数器、不需要硬件混频器、不需要光混频。降低了单机成本，增加了系统的可靠性。

本发明实施例的基于扩频调制的激光测距系统，通过FPGA高频时钟，利用高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号，之后通过激光发射模块根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号，并通过激光接收模块接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列，最后，由FPGA根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。本发明中，系统的硬件结构简单，无需硬件混频和复杂光学天线，对激光器功率依赖小，能够实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距，适用于激光功率要求不大，但是测程要远，精度要高，速度要快的设备当中，例如可以应用于MEMS固态成像激光雷达。

作为一种可能的实现方式，为了避免噪声数据，对测距结果的干扰，参见图4，在图3所示实施例的基础上，还可以在放大器和高速模拟比较器之间设置高通滤波器，将放大处理后的电信号，进行滤波处理。

需要说明的是，实际应用时，激光接收模块300接收到的回波光信号可能不是由已调波光信号经过待测目标反射的。举例而言，当系统向待测目标发射已调波光信号的同时，用户通过其他激光信号向待测目标进行发射，此时，激光接收模块300接收到的回波光信号还可能为用户发射的干扰信号。因此，本发明中，参见图2，在确定第二序列后，可以将第二序列与低频数据码进行比较，若第二序列与低频数据码不一致，则确定激光接收模块300接收到的回波光信号为干扰信号，此时，可以将第二序列、第一序列以及数字序列进行丢弃处理。

若第二序列与低频数据码一致，则根据移相处理后的高频周期码，对第一序列进行解调处理，得到第三序列，进而根据第二序列和第三序列之间的相位差，确定系统与待测目标之间的第二距离值。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种基于扩频调制的激光测距方法。

图5为本发明实施例五所提供的基于扩频调制的激光测距方法的流程示意图。

如图5所示，该基于扩频调制的激光测距方法可以包括以下步骤：

步骤101，获取伪随机序列码和高频周期码；其中，伪随机序列码是利用高频时钟驱动产生的，高频周期码是对高频时钟进行分频处理得到的。

本发明实施例的基于扩频调制的激光测距方法，可以应用于上述图1至图4所示实施例的基于扩频调制的激光测距系统中。

本发明实施例中，可以通过FPGA内部的PLL电路产生一个高频时钟，作为伪随机序列码的时钟，利用高频时钟驱动产生一个高频的伪随机序列码，例如，高频时钟的频率为150MHz，则伪随机序列码的频率为150MHz。

本发明实施例中，高频周期码为高频的周期方波码，高频周期码是对PLL电路产生的高频时钟进行分频处理得到的。例如，高频时钟的频率为150MHz，对高频时钟进行10分频处理，得到周期方波码，将得到的周期方波码作为高频周期码，则高频周期码的频率为15MHz。

步骤102，利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号。

本发明实施例中，低频数据码为低速率的数据码，例如，低频周期码的频率可以为150KHz，带宽可以为2Kb。低频数据码可以携带系统中的设备信息(例如设备ID)、像素信息(例如对于成像雷达而言，可以为像素ID)、校验信息等等。例如，低频数据码可以为全零序列、全1序列、或者还可以为其他序列，本发明对此并不作限制。其中，伪随机序列码、高频周期码和低频数据码为同一个时钟。

本发明实施例中，可以首先利用高频周期码对低频数据码进行扩频调制，得到扩频信号，之后，利用伪随机序列码对上述扩频信号进行调制(扩频)，得到调制信号。例如，参见图2，可以将高频周期码F1和低频数据码D进行异或处理，得到扩频信号，之后，将扩频信号与伪随机序列码M进行异或处理，得到调制信号S。

步骤103，根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号。

本发明实施例中，待测目标可以为人、动物、植物、建筑物等等，本发明对此并不作限制。

本发明实施例中，在得到调制信号后，可以利用激光信号作为载波信号，根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号。

步骤104，接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列。

本发明实施例中，当已调波光信号照射到待测目标表面时，反射回来的激光信号，本发明中记为回波光信号，可以由基于扩频调制的激光测距系统中的激光接收模块接收，并转换为FPGA可以处理的数字信号。

具体地，激光接收模块可以将回波光信号转换为电信号，将电信号进行放大处理，并将放大处理后的电信号转化为数字序列。

步骤105，根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。

本发明实施例中，可以首先根据伪随机序列和数字序列，计算得到一个粗测的第一距离值。具体地，可以首先利用伪随机序列码对数字序列进行解调处理，得到第一序列，根据第一序列和低频数据码，计算得到第一距离值。

其中，粗测结果，即第一距离值的精度是根据高频周期码的频率确定的，标记高频周期码的频率为f，则系统的测量精度为c/(2f)，c为光速。例如，当高频周期码的频率为150MHz时，测量精度为3*10⁸/(2*1.5*10⁸)＝1m。此外，系统的测程是根据伪随机序列码的码长与测量精度确定的，例如，伪随机序列码的长度为1023，精度为1m，则测程为1023米，单向测程为1023/2＝511.5米。系统的测距速度或帧频是由高速模拟比较器的速度/频率确定的。

参见图2，标记数字序列为R，可以首先将伪随机序列码与数字序列R进行异或处理，得到第一序列，此时，可以将第一序列与低频数据码进行比较，统计第一序列与低频数据码中对应位置处的元素取值不同的个数，根据统计的个数，确定第一距离值。

举例而言，若第一序列与低频数据码中有N个位置的元素取值不同，则第一距离值为：N*c/(2f)，其中，N为不大于伪随机序列码的码长的自然数。例如，当高频数据码的频率为150MHz时，测量精度为1m，若N＝5，则第一距离值为5m。

需要说明的是，上述系统的测量得到的粗测结果的精度是根据高频周期码的频率确定的，例如，当高频周期码的频率为150MHz时，测量精度为1m，测量得到的粗测结果为整数，即第一距离值为整数，精度或测量结果的准确性不高。

因此，本发明实施例中，为了提升测距结果的准确性，还可以利用高频周期码和第一序列，计算得到一个精测的第二距离值。具体地，可以根据高频周期码，对第一序列进行解调处理，得到第二序列，根据移相处理后的高频周期码，对第一序列进行解调处理，得到第三序列，计算第二序列和第三序列之间的相位差，根据相位差，计算得到第二距离值。

例如，参见图2，可以将第一序列与高频周期码进行异或处理，得到第二序列，将高频周期码进行移相90度处理，将移相90度处理后的高频周期码与第一序列进行异或处理，得到第三序列，之后，可以计算第二序列和第三序列之间的相位差，根据相关技术中相位差与距离的公式，计算得到第二距离值。

本发明中，计算得到的第二距离值是根据相位差确定的，精测结果为小数值，因此，可以将第一距离值和第二距离值相加，得到系统与待测目标之间的距离值。

本发明实施例的基于扩频调制的激光测距方法，通过获取伪随机序列码和高频周期码，利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号，之后根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号，并接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列，最后，根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。由此，可以实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距，适用于激光功率要求不大，但是测程要远，精度要高，速度要快的测距设备当中，例如可以应用于MEMS固态成像激光雷达。

需要说明的是，实际应用时，接收到的回波光信号可能不是由已调波光信号经过待测目标反射的。举例而言，当系统向待测目标发射已调波光信号的同时，用户通过其他激光信号向待测目标进行发射，此时，激光接收模块接收到的回波光信号还可能为用户发射的干扰信号。因此，本发明中，在确定第二序列后，可以将第二序列与低频数据码进行比较，若第二序列与低频数据码不一致，则确定激光接收模块接收到的回波光信号为干扰信号，此时，可以将第二序列、第一序列以及数字序列进行丢弃处理。下面结合图6，对上述过程进行详细说明。

图6为本发明实施例六所提供的基于扩频调制的激光测距方法的流程示意图。

如图6所示，在图5所示实施例的基础上，步骤105具体可以包括以下子步骤：

步骤201，根据伪随机序列码，对数字序列进行解调处理，得到第一序列。

例如，参见图2，标记数字序列为R，可以首先将伪随机序列码与数字序列R进行异或处理，得到第一序列。

步骤202，根据第一序列和低频数据码，计算得到第一距离值。

本发明实施例中，可以将第一序列与低频数据码进行比较，统计第一序列与低频数据码中对应位置处的元素取值不同的个数，根据统计的个数，确定第一距离值。

例如，标记第一序列与低频数据码中对应位置处的元素取值不同的个数为N，则第一距离值为：N*c/(2f)。

步骤203，根据高频周期码，对第一序列进行解调处理，得到第二序列。

例如，参见图2，可以将第一序列与高频周期码进行异或处理，得到第二序列。

需要说明的是，本发明仅以步骤203在步骤202之后执行示例，实际应用时，为了提升测距的实时性，步骤203可以与步骤202并列执行，或者，步骤203还可以在步骤202之前执行，对此不作限制。

步骤204，判断第二序列与低频数据码是否一致，若是，执行步骤206，若否，执行步骤205。

步骤205，将第二序列、第一序列以及数字序列进行丢弃处理。

本发明实施例中，当第二序列与低频数据码不一致时，可以确定接收到的回波光信号为干扰信号，此时，可以将第二序列、第一序列以及数字序列进行丢弃处理。

步骤206，根据移相处理后的高频周期码，对第一序列进行解调处理，得到第三序列。

例如，参见图2，可以将高频周期码进行移相90度处理，将移相90度处理后的高频周期码与第一序列进行异或处理，得到第三序列。

步骤207，计算第二序列和第三序列之间的相位差，根据相位差，计算得到第二距离值。

本发明实施例中，在计算得到第二序列和第三序列之间的相位差后，可以基于相关技术中相位差与距离的公式，计算得到第二距离值。

步骤208，根据第一距离值和第二距离值，确定系统与待测目标之间的距离值。

本发明实施例中，可以将第一距离值和第二距离值相加，得到系统与待测目标之间的距离值。由此，可以提升测距结果的准确性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于扩频调制的激光测距系统，其特征在于，所述系统包括：现场可编程门阵列FPGA、激光发射模块和激光接收模块，

所述FPGA，用于产生高频时钟，利用所述高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对所述高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，并利用所述伪随机序列码和所述高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号；

所述激光发射模块，用于根据所述调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射所述已调波光信号；

所述激光接收模块，用于接收经所述待测目标反射的回波光信号，并将所述回波光信号转换为数字序列；

所述FPGA，还用于根据所述数字序列、所述伪随机序列、所述高频周期码，确定所述系统与所述待测目标之间的距离值。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光接收模块包括：接收光学天线、光电探测器、放大器和高速模拟比较器，

所述接收光学天线，用于接收经所述待测目标反射的回波光信号；

所述光电探测器，用于将所述回波光信号转换为电信号；

所述放大器，用于将所述电信号进行放大处理；

所述高速模拟比较器，用于将放大处理后的电信号转化为所述数字序列。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激光接收模块还包括：高通滤波器，

所述高通滤波器，用于将放大处理后的电信号，进行滤波处理。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述FPGA包括锁相环电路，由锁相环电路生成所述高频时钟。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述FPGA具体用于：

根据所述伪随机序列码，对所述数字序列进行解调处理，得到第一序列；

根据所述第一序列和所述低频数据码，计算得到第一距离值。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述FPGA还用于：

根据所述高频周期码，对所述第一序列进行解调处理，得到第二序列；

判断所述第二序列与所述低频数据码是否一致；

若一致，则根据移相处理后的高频周期码，对所述第一序列进行解调处理，得到第三序列；

计算所述第二序列和所述第三序列之间的相位差，根据所述相位差，计算得到第二距离值。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述FPGA还用于：

根据所述第一距离值和所述第二距离值，确定所述系统与所述待测目标之间的距离值。

8.一种基于扩频调制的激光测距方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取伪随机序列码和高频周期码；其中，所述伪随机序列码是利用高频时钟驱动产生的，所述高频周期码是对所述高频时钟进行分频处理得到的；

利用所述伪随机序列码和所述高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号；

根据所述调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射所述已调波光信号；

接收经所述待测目标反射的回波光信号，并将所述回波光信号转换为数字序列；

根据所述数字序列、所述伪随机序列、所述高频周期码，确定所述系统与所述待测目标之间的距离值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述数字序列、所述伪随机序列、所述高频周期码，确定所述系统与所述待测目标之间的距离值，包括：

根据所述伪随机序列码，对所述数字序列进行解调处理，得到第一序列；

根据所述第一序列和所述低频数据码，计算得到第一距离值；

根据所述高频周期码，对所述第一序列进行解调处理，得到第二序列；

判断所述第二序列与所述低频数据码是否一致；

若所述第二序列与所述低频数据码一致，则根据移相处理后的高频周期码，对所述第一序列进行解调处理，得到第三序列；

计算所述第二序列和所述第三序列之间的相位差，根据所述相位差，计算得到第二距离值；

根据所述第一距离值和所述第二距离值，确定所述系统与所述待测目标之间的距离值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述第二序列与所述低频数据码不一致，则将所述第二序列、所述第一序列以及所述数字序列进行丢弃处理。