CN110954914A - 一种无盲区的光量子测距仪及测距方法 - Google Patents

一种无盲区的光量子测距仪及测距方法 Download PDF

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Abstract

一种无盲区的光量子测距仪及测距方法，包括激光发射装置端、激光接收装置端、激光解析模块、算法解析模块、存储显示模块；所述激光发射装置端用于向目标发射激光，即出射激光；所述激光接收装置端用于接收被目标反射的激光，即反射激光；所述激光解析模块用于对被目标反射的反射激光进行激光解析；所述算法解析模块用于存储高效算法，将反射激光携带的目标信息进行算法解析，得到目标距离；所述存储显示模块用于存储并显示目标距离等信息。还提供了无盲区的光量子测距仪的测距方法。本发明的有益效果为：在进行测距保证较大测量范围的同时，达到无盲区测量。

Description

一种无盲区的光量子测距仪及测距方法
技术领域
本发明涉及测距仪领域，具体涉及一种无盲区的光量子测距仪及测距方法。
背景技术
测距仪是利用光、声音、电磁波的反射、干涉等特性，而设计的用于长度、距离测量的仪器，新型测距仪在长度测量的基础上，可以利用长度测量结果，对待测目标的面积、周长、体积、质量等其他参数进行科学计算，在工程应用、GIS调查、军事等领域都有很广的应用范围。激光测距仪，是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。按照测距方法分为相位法测距仪和脉冲法测距仪，脉冲式激光测距仪是在工作时向目标射出一束或一序列短暂的脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。相位法激光测距仪是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来检测距离的。
激光测距仪已经被广泛应用于以下领域:电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，农业，林业，房地产，休闲/户外运动等，但当前的激光测距仪在逐渐增加可测范围的过程中，不可避免的会出现测量盲区较大的问题，使用较大测量范围的激光测距仪时无法测量较近距离处的目标距离，使用盲区较小的激光测距仪时无法测量较远距离处的目标距离。为解决上述问题，本发明提供了一种无盲区的光量子测距仪及测距方法。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种无盲区的光量子测距仪及测距方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明提供了一种无盲区的光量子测距仪及测距方法，包括激光发射装置端、激光接收装置端、激光解析模块、算法解析模块、存储显示模块；
所述激光发射装置端用于向目标发射激光，即出射激光；
所述激光接收装置端用于接收被目标反射的激光，即反射激光；
所述激光解析模块用于对被目标反射的反射激光进行激光解析；
所述算法解析模块用于存储高效算法，将反射激光携带的目标信息进行算法解析，得到目标距离；
所述存储显示模块用于存储并显示目标距离等信息。
本发明还提供了无盲区的光量子测距仪的测距方法，包括：
S1使用者使用光量子测距仪对目标进行瞄准，开启光量子测距仪，所述激光发射装置端向目标发射激光，即出射激光，所述出射激光为单光子激光；
S2出射激光发射至目标后，于目标物表面反射，光量子测距仪中所述激光接收装置端接收被目标反射的激光，即反射激光；
S3光量子测距仪接收到反射激光后，由所述激光解析模块对被目标反射的反射激光进行激光解析；
S4所述算法解析模块中预设高效算法，将反射激光携带的目标信息进行算法解析，得到目标距离；
S5所述存储显示模块将目标距离暂存，根据使用者需求进行永久存储或覆盖存储，并将目标距离实时显示。
本发明的有益效果是：通过一种无盲区的光量子测距仪及测距方法能够在瞄准目标进行测距保证较大测量范围的同时，达到无盲区测量，利用单光子激光进行测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，提高了测量过程中的抗干扰性，对单光子激光的解析及高效算法的计算保证了目标距离测量的准确性，数据处理速度加快，使测量过程无盲区，测量精度更高，测量速度更快。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的装置结构示意图；图2是本发明的方法示意图；
附图标记：
光量子测距仪1、激光发射装置端101、激光接收装置端102、激光解析模块103、算法解析模块104、存储显示模块105；S1、S2、S3、S4、S5。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例的一种无盲区的光量子测距仪及测距方法1，包括激光发射装置端101、激光接收装置端102、激光解析模块103、算法解析模块104、存储显示模块105；
所述激光发射装置端101用于向目标发射激光，即出射激光；
所述激光接收装置端102用于接收被目标反射的激光，即反射激光；
所述激光解析模块103用于对被目标反射的反射激光进行激光解析；
所述算法解析模块104用于存储高效算法，将反射激光携带的目标信息进行算法解析，得到目标距离；
所述存储显示模块105用于存储并显示目标距离等信息。
本优选实施例通过一种无盲区的光量子测距仪1能够在瞄准目标进行测距保证较大测量范围的同时，达到无盲区测量，利用单光子激光进行测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，提高了测量过程中的抗干扰性，对单光子激光的解析及高效算法的计算保证了目标距离测量的准确性，数据处理速度加快，使测量过程无盲区，测量精度更高，测量速度更快。
优选的，所述激光发射装置端101向目标发射激光，即出射激光，所述出射激光为单光子激光。
本优选实施例中使用的单光子激光具有特殊的物理性质，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，向目标发射单光子激光，能够减少发射过程中的误差，受外界环境的温度天气等的影响较小，能够保证较远的测量范围。
优选的，还包括所述时序发生器，与所述激光发射装置端101、所述激光接收装置端102连接，根据出射激光与反射激光的发射接收时间计算得出往返时间；
所述激光接收装置端102设置激光接收检测器；
所述激光接收检测器用于检测是否有反射信号被接收，若有则反馈“已接收”信号至所述存储显示模块105，亮绿灯，提示使用者正在测距；若无则反馈“未接收”信号至所述存储显示模块105，亮红灯，提示使用者尚未接收，无法测距。
本优选实施例中所述时序发生器用于计算激光测距往返时间，便于后续高效算法计算目标距离，所述激光接收检测器用于检测是否正常测距，通过检测是否有反射信号被接收判断测距过程是否正常进行，能够使使用者更加方便地使用，便于及时修正测距进程。
优选的，所述激光解析模块103用于对接收到的反射激光进行解析，得到单光子激光光子数、激光波长等数据；
所述激光解析模块103在所述光量子测距仪1初次使用时，对所述激光发射装置端101发射的出射激光进行解析并留存解析结果。
优选的，所述算法解析模块104内置微处理器；所述微处理器预设高效算法，通过计算得出目标距离；
所述高效算法包括：
将接收信号抽象成为发射的单光子经过2次夫琅禾费衍射而得到的过程。利用相关函数和抽象近似，将反射的光子数P(t)与时间t建立函数关系：
Figure BDA0002321113970000041
其中ω1为第一次夫琅禾费衍射的单光子激光光子数；ω2为第二次夫琅禾费衍射的单光子激光光子数；t1是第一次夫琅禾费衍射时间，t2是第二次夫琅禾费衍射时间，t是单光子激光反射单程飞行时间。θ是衍射角度，a是大气密度修正参数，k是环境温度修正系数，b是环境湿度修正系数，d是所述激光接收装置端接收物镜直径，λ是激光波长。
ω1和ω2分别是第一次夫琅禾费衍射和第二次夫琅禾费衍射的信号光子数，是反射激光的重要特征参数，可以用近似公式表示为：
Figure BDA0002321113970000042
Figure BDA0002321113970000043
上式中J表示目标表面光衍射数量的概率密度；Y表示目标的表面积；δ1表示第一次夫琅禾费衍射法线与目标的夹角；δ2表示第二次夫琅禾费衍射法线与目标的夹角；i表示距离远近的平均离散点数。
通过接收的反射激光的光子数P反演计算出测量时间T，再将测量时间T反演计算出目标距离L。计算公式如下：
T＝f-1(P)
L＝f-1(T)
本优选实施例中通过将接收信号抽象成为发射的单光子经过2次夫琅禾费衍射而得到的过程，利用相关函数和抽象近似进行算法编辑，对接收的反射激光进行解析后得到的各项数据代入算法中进行计算即可得出目标距离，相关高效算法加速数据处理速度，使得光量子测距仪无盲区测量。
本发明还提供了无盲区的光量子测距仪1的测距方法，包括：
S1使用者使用光量子测距仪1对目标进行瞄准，开启光量子测距仪1，所述激光发射装置端101向目标发射激光，即出射激光，所述出射激光为单光子激光；
S2出射激光发射至目标后，于目标物表面反射，光量子测距仪1中所述激光接收装置端102接收被目标反射的激光，即反射激光；
S3光量子测距仪1接收到反射激光后，由所述激光解析模块103对被目标反射的反射激光进行激光解析；
S4所述算法解析模块104中预设高效算法，将反射激光携带的目标信息进行算法解析，得到目标距离；
S5所述存储显示模块105将目标距离暂存，根据使用者需求进行永久存储或覆盖存储，并将目标距离实时显示。
本优选实施例能够在瞄准目标进行测距保证较大测量范围的同时，达到无盲区测量，利用单光子激光进行测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，提高了测量过程中的抗干扰性，将接收信号抽象成为发射的单光子经过2次夫琅禾费衍射而得到的过程，对单光子激光的解析及高效算法的计算保证了目标距离测量的准确性，数据处理速度加快，使测量过程无盲区，测量精度更高，测量速度更快。
所述S2具体可以通过以下操作来实现：
(1)所述光量子测距仪1还包括所述时序发生器，与所述激光发射装置端101、所述激光接收装置端102连接，根据出射激光与反射激光的发射接收时间计算得出往返时间；
(2)所述激光接收装置端102设置激光接收检测器；所述激光接收检测器用于检测是否有反射信号被接收，若有则反馈“已接收”信号至所述存储显示模块105，亮绿灯，提示使用者正在测距；若无则反馈“未接收”信号至所述存储显示模块105，亮红灯，提示使用者尚未接收，无法测距。
本优选实施例中所述时序发生器用于计算激光测距往返时间，便于后续高效算法计算目标距离，所述激光接收检测器用于检测是否正常测距，通过检测是否有反射信号被接收判断测距过程是否正常进行，能够使使用者更加方便地使用，便于及时修正测距进程。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种无盲区的光量子测距仪，其特征在于，包括激光发射装置端、激光接收装置端、激光解析模块、算法解析模块、存储显示模块；
所述激光发射装置端用于向目标发射激光，即出射激光；
所述激光接收装置端用于接收被目标反射的激光，即反射激光；
所述激光解析模块用于对被目标反射的反射激光进行激光解析；
所述算法解析模块用于存储高效算法，将反射激光携带的目标信息进行算法解析，得到目标距离；
所述存储显示模块用于存储并显示目标距离等信息。
2.根据权利要求1所述的一种无盲区的光量子测距仪，其特征在于，所述激光发射装置端向目标发射激光，即出射激光，所述出射激光为单光子激光。
3.根据权利要求1所述的一种无盲区的光量子测距仪，其特征在于，还包括所述时序发生器，与所述激光发射装置端、所述激光接收装置端连接，根据出射激光与反射激光的发射接收时间计算得出往返时间。
4.根据权利要求1所述的一种无盲区的光量子测距仪，其特征在于所述激光接收装置端设置激光接收检测器；
所述激光接收检测器用于检测是否有反射信号被接收，若有则反馈“已接收”信号至所述存储显示模块，亮绿灯，提示使用者正在测距；若无则反馈“未接收”信号至所述存储显示模块，亮红灯，提示使用者尚未接收，无法测距。
5.根据权利要求1所述的一种无盲区的光量子测距仪，其特征在于，所述算法解析模块内置微处理器；所述微处理器预设高效算法，通过计算得出目标距离。
6.本发明还提供了无盲区的光量子测距仪的测距方法，包括：
S1使用者使用光量子测距仪对目标进行瞄准，开启光量子测距仪，所述激光发射装置端向目标发射激光，即出射激光，所述出射激光为单光子激光；
S2出射激光发射至目标后，于目标物表面反射，光量子测距仪中所述激光接收装置端接收被目标反射的激光，即反射激光；
S3光量子测距仪接收到反射激光后，由所述激光解析模块对被目标反射的反射激光进行激光解析；
S4所述算法解析模块中预设高效算法，将反射激光携带的目标信息进行算法解析，得到目标距离；
S5所述存储显示模块将目标距离暂存，根据使用者需求进行永久存储或覆盖存储，并将目标距离实时显示。
7.根据权利要求6所述的基于视觉控制的击发方法，其特征在于，所述S2具体可以通过以下操作来实现：
(1)所述光量子测距仪还包括所述时序发生器，与所述激光发射装置端、所述激光接收装置端连接，根据出射激光与反射激光的发射接收时间计算得出往返时间；
(2)所述激光接收装置端设置激光接收检测器；所述激光接收检测器用于检测是否有反射信号被接收，若有则反馈“已接收”信号至所述存储显示模块，亮绿灯，提示使用者正在测距；若无则反馈“未接收”信号至所述存储显示模块，亮红灯，提示使用者尚未接收，无法测距。
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