CN111208524A - 一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法。本发明包括激光雷达，所述激光雷达包括激光发射模块、数据接收模块和预警模块，所述激光发射模块用于将激光光束进行扩束偏折形成偏振管，使得将激光光束以不同角度进行投射，扩大了激光雷达的扫描范围，所述数据接收模块用于将反射光束进行接收处理，对目标物人体在对泳池的位置距离进行测算，所述预警模块用于根据输出结果对目标物人体的安全进行预警，便于工作人员的及时施救，通过液晶相控阵反射汇集的作用下，实现了对激光准直和汇聚的两种方式，使得液晶相控阵结构更加紧凑，有利于提高激光雷达扫描范围和扫描效果。

Description

一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法
技术领域
本发明涉及激光测距设备技术领域，具体为一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法。
背景技术
激光雷达，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，脉冲式激光雷达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。相位法激光雷达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。激光雷达重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其中在当下生活中，游泳这项运动深受普通群众喜欢，许多人会选择在游泳池进行锻炼，初学者在游泳时位置容易发生变换。
然而，现有的游泳池不能实时对初学者的位置进行检测，导致当初学者进入游泳池深水区时容易发生危险，不能利用激光雷达对人体位置进行监测，并及时进行救援和激光雷达扫描范围较小的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，包括激光雷达，所述激光雷达包括激光发射模块、数据接收模块和预警模块，所述激光发射模块用于将激光光束进行扩束偏折形成偏振管，使得将激光光束以不同角度进行投射，扩大了激光雷达的扫描范围，所述数据接收模块用于将反射光束进行接收处理，对目标物人体在对泳池的位置距离进行测算，所述预警模块用于根据输出结果对目标物人体的安全进行预警，便于工作人员的及时施救。
进一步的，所述激光发射模块包括激光二极管、起偏器、驱动电路、液晶相控阵和目标物人体，所述激光二极管的信号输出端与起偏器的输入端单向连接，所述起偏器的信号输出端与液晶相控阵的信号输入端单向连接，所述激光二极管的电源输入端与驱动电路的电源输出端电性连接。
进一步的，所述数据接收模块包括探测器、处理器、数字信号转换器和滤波电路，所述探测器的信号输出端与处理器的信号输入端双向连接，所述处理器的信号输出端与数字信号转换器的信号输入端单向连接，所述数字信号转换器的信号输入端与滤波电路的信号输出端双向连接。
进一步的，所述液晶相控阵包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和反射镜，所述液晶相控阵内部一侧安装有第一透镜，所述第一透镜一侧安装有第二透镜，所述第二透镜一侧安装有第三透镜，所述第三透镜一侧安装有反射镜。
进一步的，所述处理器包括波长识别单元、计时子单元、距离确定单元和激光信号发生单元，所述波长识别单元的信号输出端与计时子单元的信号输入端单向连接，所述计时子单元的信号输出端与距离确定单元的信号输入端单向连接，所述距离确定单元的信号输出端与激光信号发生单元的信号输入端双向连接。
进一步的，所述预警模块包括信号接收器、警示灯和蜂鸣器，所述信号接收器的信号输出端与警示灯的信号输入端单向连接，所述信号接收器的信号输出端与蜂鸣器的信号输入端单向连接。
进一步的，所述信号接收器内部安装有SNLBC通讯芯片。
一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，包括如下步骤:
S1、发射激光：激光发射模块按照预设频率通过处理器控制激光二极管依次发射脉冲激光；
S2、激光扩束：通过第一透镜、第二透镜、第三透镜和反射镜的作用下对激光进行偏折，提高激光雷达的扫描范围；
S3、激光反射：激光投射到目标物人体上发生反射，并通过探测器对反射激光进行接收，并转化为电信号；
S4、数据处理：通过处理器内部的距离确定单元和波长识别单元，对目标物人体在游泳池的位置进行探测；
S5、数据处理：预警处理：当人体位置处于游泳池深水区，且反射激光消失时间达到四十秒时，警示灯和蜂鸣器工作，提醒泳池救生员进行查看，救援。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设置有激光发射模块，通过驱动电路控制激光二极管发射激光光束，并通过起偏器将激光光束进行偏折，并通过液晶相控阵内部的第一透镜、第二透镜、第三透镜和反射镜的反射汇集的作用下，实现了对激光准直和汇聚的两种方式，使得液晶相控阵结构更加紧凑，有利于提高激光雷达扫描范围和扫描效果。
通过设置有数据接收模块和预警模块，通过通过处理器内部的距离确定单元和波长识别单元，对目标物人体在游泳池的位置进行探测，可以对泳池内部人员的位置进行实时探测，当人体位置处于游泳池深水区，且反射激光消失时间达到四十秒时，警示灯和蜂鸣器工作，提醒泳池救生员进行查看，救援，从而解决了人体在游泳池内部位置容易发生改变，激光雷达灵活性较差，导致激光雷达对人体位置检测的时效性较差的问题
附图说明
图1为本发明一实施例中的结构示意图；
图2为图1实施例中的液晶相控阵的模块示意图；
图3为图1实施例中的处理器的模块结示意图；
图4为图1实施例中的流程示意图。
附图标记：1、激光雷达；2、激光发射模块；3、数据接收模块；4、预警模块；5、激光二极管；6、起偏器；7、驱动电路；8、液晶相控阵；9、目标物人体；10、探测器；11、处理器；12、数字信号转换器；13、滤波电路；14、信号接收器；15、警示灯；16、蜂鸣器；17、第一透镜；18、第二透镜；19、第三透镜；20、反射镜；21、波长识别单元；22、计时子单元；23、距离确定单元；24、激光信号发生单元。
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。
实施例1：
请一并参阅图1-图3，其中，一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，包括激光雷达1，激光雷达1包括激光发射模块2、数据接收模块3和预警模块4，激光发射模块2用于将激光光束进行扩束偏折形成偏振管，使得将激光光束以不同角度进行投射，扩大了激光雷达1的扫描范围，数据接收模块3用于将反射光束进行接收处理，对目标物人体在对泳池的位置距离进行测算，预警模块4用于根据输出结果对目标物人体的安全进行预警，便于工作人员的及时施救。
激光发射模块2包括激光二极管5、起偏器6、驱动电路7、液晶相控阵8和目标物人体9，激光二极管5的信号输出端与起偏器6的输入端单向连接，起偏器6的信号输出端与液晶相控阵8的信号输入端单向连接，激光二极管5的电源输入端与驱动电路7的电源输出端电性连接。
数据接收模块3包括探测器10、处理器11、数字信号转换器12和滤波电路13，探测器10的信号输出端与处理器11的信号输入端双向连接，处理器11的信号输出端与数字信号转换器12的信号输入端单向连接，数字信号转换器12的信号输入端与滤波电路13的信号输出端双向连接。
液晶相控阵8包括第一透镜17、第二透镜18、第三透镜19和反射镜20，液晶相控阵8内部一侧安装有第一透镜17，第一透镜17一侧安装有第二透镜18，第二透镜18一侧安装有第三透镜19，第三透镜19一侧安装有反射镜20。
处理器11包括波长识别单元21、计时子单元22、距离确定单元23和激光信号发生单元24，波长识别单元21的信号输出端与计时子单元22的信号输入端单向连接，计时子单元22的信号输出端与距离确定单元23的信号输入端单向连接，距离确定单元23的信号输出端与激光信号发生单元24的信号输入端双向连接。
预警模块4包括信号接收器14、警示灯15和蜂鸣器16，信号接收器14的信号输出端与警示灯15的信号输入端单向连接，信号接收器14的信号输出端与蜂鸣器16的信号输入端单向连接，信号接收器14内部安装有SN75LBC184通讯芯片，通过SN75LBC184通讯芯片包括信号接收器14在收发信号时运行的稳定性和可靠性。
实施例2：
请一并参阅图4，其中一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，包括如下步骤:
S1、发射激光：激光发射模块按照预设频率通过处理器控制激光二极管依次发射脉冲激光；
S2、激光扩束：通过第一透镜、第二透镜、第三透镜和反射镜的作用下对激光进行偏折，提高激光雷达的扫描范围；
S3、激光反射：激光投射到目标物人体上发生反射，并通过探测器对反射激光进行接收，并转化为电信号；
S4、数据处理：通过处理器内部的距离确定单元和波长识别单元，对目标物人体在游泳池的位置进行探测；
S5、数据处理：预警处理：当人体位置处于游泳池深水区，且反射激光消失时间达到四十秒时，警示灯和蜂鸣器工作，提醒泳池救生员进行查看，救援。
综上，本发明提供的一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，在工作时，首先，通过驱动电路7控制激光二极管5发射激光光束，并通过起偏器6将激光光束进行偏折，并通过液晶相控阵8内部的第一透镜17、第二透镜18、第三透镜19和反射镜20的反射汇集的作用下，实现了对激光准直和汇聚的两种方式，使得液晶相控阵8结构更加紧凑，有利于提高激光雷达1扫描范围和扫描效果；
接着，通过探测器10对反射光束进行接收，通过处理器11内部的距离确定单元23、波长识别单元21和计时子单元22对目标物人体9在游泳池的位置进行探测，并通过数字信号转换器12对电信号转化为模拟信号，并通过滤波电路13消除外界干扰，可以对泳池内部人员的位置进行实时探测并通过信号接收器14对数据进行传发；
最后，当人体位置处于游泳池深水区，且反射激光消失时间达到四十秒时，警示灯15和蜂鸣器16工作，提醒泳池救生员进行查看，救援，从而解决了人体在游泳池内部位置容易发生改变，激光雷达灵活性较差，导致激光雷达对人体位置检测的时效性较差的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，包括激光雷达(1)，其特征在于，所述激光雷达(1)包括激光发射模块(2)、数据接收模块(3)和预警模块(4)，所述激光发射模块(2)用于将激光光束进行扩束偏折形成偏振管，使得将激光光束以不同角度进行投射，扩大了激光雷达(1)的扫描范围，所述数据接收模块(3)用于将反射光束进行接收处理，对目标物人体在对泳池的位置距离进行测算，所述预警模块(4)用于根据输出结果对目标物人体的安全进行预警，便于工作人员的及时施救。
2.根据权利要求1所述的一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，其特征在于，所述激光发射模块(2)包括激光二极管(5)、起偏器(6)、驱动电路(7)、液晶相控阵(8)和目标物人体(9)，所述激光二极管(5)的信号输出端与起偏器(6)的输入端单向连接，所述起偏器(6)的信号输出端与液晶相控阵(8)的信号输入端单向连接，所述激光二极管(5)的电源输入端与驱动电路(7)的电源输出端电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，其特征在于，所述数据接收模块(3)包括探测器(10)、处理器(11)、数字信号转换器(12)和滤波电路(13)，所述探测器(10)的信号输出端与处理器(11)的信号输入端双向连接，所述处理器(11)的信号输出端与数字信号转换器(12)的信号输入端单向连接，所述数字信号转换器(12)的信号输入端与滤波电路(13)的信号输出端双向连接。
4.根据权利要求2所述的一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，其特征在于，所述液晶相控阵(8)包括第一透镜(17)、第二透镜(18)、第三透镜(19)和反射镜(20)，所述液晶相控阵(8)内部一侧安装有第一透镜(17)，所述第一透镜(17)一侧安装有第二透镜(18)，所述第二透镜(18)一侧安装有第三透镜(19)，所述第三透镜(19)一侧安装有反射镜(20)。
5.根据权利要求3所述的一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，其特征在于，所述处理器(11)包括波长识别单元(21)、计时子单元(22)、距离确定单元(23)和激光信号发生单元(24)，所述波长识别单元(21)的信号输出端与计时子单元(22)的信号输入端单向连接，所述计时子单元(22)的信号输出端与距离确定单元(23)的信号输入端单向连接，所述距离确定单元(23)的信号输出端与激光信号发生单元(24)的信号输入端双向连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，其特征在于，所述预警模块(4)包括信号接收器(14)、警示灯(15)和蜂鸣器(16)，所述信号接收器(14)的信号输出端与警示灯(15)的信号输入端单向连接，所述信号接收器(14)的信号输出端与蜂鸣器(16)的信号输入端单向连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，其特征在于，所述信号接收器(14)内部安装有SN75LBC184通讯芯片。
8.根据权利要求1所述的一种用于探测人在游泳池内位置的相控阵激光测距方法，其特征在于，包括如下步骤:
S1、发射激光：激光发射模块按照预设频率通过处理器控制激光二极管依次发射脉冲激光；
S2、激光扩束：通过第一透镜、第二透镜、第三透镜和反射镜的作用下对激光进行偏折，提高激光雷达的扫描范围；
S3、激光反射：激光投射到目标物人体上发生反射，并通过探测器对反射激光进行接收，并转化为电信号；
S4、数据处理：通过处理器内部的距离确定单元和波长识别单元，对目标物人体在游泳池的位置进行探测；
S5、预警处理：当人体位置处于游泳池深水区，且反射激光消失时间达到四十秒时，警示灯和蜂鸣器工作，提醒泳池救生员进行查看，救援。
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