CN111596303A - 激光测距方法、系统和激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光测距领域，提供一种激光测距方法及应用该方法的激光测距系统和激光雷达。激光测距方法，包括以下步骤：提供第一控制信号、第二控制信号、基准信号，基准信号的频率为第一控制信号和第二控制信号之差。根据第一控制信号提供一第一脉冲信号，再根据第一脉冲信号提供一激光脉冲信号。激光脉冲信号的频率和第一脉冲信号的频率以及第一控制信号的频率相同。根据第二控制信号提供一第二脉冲信号。第二脉冲信号与第二控制信号的频率相同。激光脉冲信号发射至待测距物体后反射，由反射的激光脉冲信号和第二脉冲信号混频得到一差频信号。通过差频信号和基准信号计算飞行时间进而计算得到待测距离。该方法可获得毫米级的测距精度。

Description

激光测距方法、系统和激光雷达
技术领域
本发明涉及激光测距领域，具体涉及激光测距方法、应用该方法的激光测距系统和激光雷达。
背景技术
激光雷达从技术路线上可以分为两种类型，三角法和ToF法(飞行时间法)。三角法激光雷达根据三角形几何关系计算距离，结构尺寸大，不适用于小型化的运用需求，且测距距离越远，测距精度越差。ToF法激光雷达根据光的飞行时间，再与光速乘积，得出雷达与被测物体之间的距离，可以分为两种，脉冲法和相位法，其中的关键技术在于如何获取更精细的时间分辨率。其中时间分辨精度只能达到几十皮秒，因此只能获得厘米级的距离分辨率，不适合做近距离高精度的应用；脉冲法需要专用的时间分辨芯片，价格昂贵。相位法通常采用混频的方式得到发射光和接收光之间的相位差，采用正弦波或者方波调制，此方法输出功率大，存在人眼安全风险，且容易受环境噪声影响。
现有技术中的时间飞行法中，具有一代表性的方法是，由用于测距的激光信号与另一不同频率的信号进行混频，作为参考信号，在计算中提供基准时刻。然而由于器件线路传输过程中的各种传输损耗影响，混频得到的参考信号在近距离可能发生波形交叠，使得基准时刻存在一定的误差，无法达到皮秒级的时间精度。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中飞行时间法测定中因基准时刻误差而无法实现皮秒级时间精度的问题。
本发明提供一种激光测距方法，包括以下步骤：提供第一控制信号、第二控制信号、基准信号，所述基准信号的频率为所述第一控制信号和所述第二控制信号之差。由一第一信号转换器根据所述第一控制信号提供一第一脉冲信号；由所述第一脉冲信号驱动一激光器提供一激光脉冲信号；所述激光脉冲信号的频率和所述第一脉冲信号的频率以及所述第一控制信号的频率相同。由一第二信号转换器根据所述第二控制信号提供一第二脉冲信号；所述第二脉冲信号与所述第二控制信号的频率相同。所述激光脉冲信号发射至待测距物体后反射，由一光电转换器接收反射的激光脉冲信号，由反射的激光脉冲信号和第二脉冲信号混频得到一差频信号。通过所述差频信号和所述基准信号计算飞行时间进而计算得到待测距离。
本发明还提供一种激光测距系统，包括：时钟发生单元，第一信号转换单元、第二信号转换单元、激光发射单元，接收混频单元和运算控制单元；所述时钟发生单元用于提供电信号第一控制信号、第二控制信号、基准信号，所述基准信号的频率为所述第一控制信号和所述第二控制信号之差；所述第一信号转换单元用于根据所述第一控制信号提供一第一脉冲信号；所述激光发射单元用于根据所述第一脉冲信号发射一激光脉冲信号；所述激光脉冲信号的频率和所述第一脉冲信号的频率以及所述第一控制信号的频率相同；所述第二信号转换单元用于根据所述第二控制信号提供一第二脉冲信号；所述接收混频单元用于接收发射至待测距物体后反射的所述激光脉冲信号；并根据所述第二脉冲信号与所述反射的激光脉冲信号混频，输出一差频信号；所述运算控制单元通过所述差频信号和所述基准信号计算飞行时间进而计算得到待测距离。
在本发明的一些实施例中，上述的激光测距系统还包括一信号处理单元，用于将所述接收混频单元发出的所述差频信号经由滤波和放大后发送至所述运算控制单元。
本发明提供一种激光雷达，包含一激光测距组件，其特征在于，所述激光测距组件包括：时钟发生模块，激光发射模块，接收混频模块和运算控制模块；所述时钟发生模块连接所述激光发射模块、所述接收混频模块和所述运算控制模块；所述时钟发生模块用于向激光发射模块发送测距信号，向接收混频模块发送偏压信号和向运算控制模块发送基准信号；所述激光发射模块用于发射一与所述测距信号频率相同的激光信号至待测距物体，待测距物体反射所述激光信号产生激光回波信号；所述接收混频模块用于接收激光回波信号，向所述运算控制模块发送所述激光回波信号与所述偏压信号进行混频得到的一差频信号；所述运算控制模块连接所述时钟发生模块和所述接收混频模块；所述运算控制模块用于控制所述时钟发生模块发出信号，以及根据所述差频信号和所述基准信号计算出距待测距物体的距离。
在本发明的一些实施例中，上述的激光雷达，还包括：一信号处理模块，设置于所述运算控制模块和所述接收混频模块之间，连接所述运算控制模块和所述接收混频模块；所述信号处理模块用于将所述接收混频单元发出的所述差频信号经由滤波和放大后发送至所述运算控制模块。
在本发明的一些实施例中，上述的激光雷达还包括：一供电组件、一角度组件、一通信组件；所述供电单元用于向所述通信组件、所述角度组件和所述激光测距组件供电；所述角度组件连接所述激光测距组件的所述运算控制模块，用于测量角度数据并发送给所述运算控制模块；所述通信组件连接所述所述激光测距组件的所述运算控制模块，用于向外部设备进行数据传输。
在本发明的一些实施例中，所述角度模块包括：角度驱动单元、角度控制单元和角速度传感器；所述角速度传感器用于测量所述激光雷达的转速并发送给所述角度控制单元；角度控制单元根据所述角速度传感器发送的转速数据控制所述角度驱动单元驱动所述激光雷达转动。
在本发明的一些实施例中，上述激光雷达的接收混频模块为APD。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的激光测距方法，由给定的基准信号替代现有技术中由测距信号和混频信号混频得到的参考信号，解决了较近距离时波形交叠的问题。同时，确定性的方波信号有着更精确的上升沿时刻，使得时间判定更精准，可以获得皮秒级的时间分辨率，从而使距离测量精度达到毫米级。
本发明提供的激光测距系统，由给定的基准信号替代现有技术中由测距信号和混频信号混频得到的参考信号，解决了较近距离时波形交叠的问题。同时，确定性的方波信号有着更精确的上升沿时刻，使得时间判定更精准，可以获得皮秒级的时间分辨率，从而使距离测量精度达到毫米级。
本发明提供的激光测距雷达，由给定的基准信号替代现有技术中由测距信号和混频信号混频得到的参考信号，解决了较近距离时波形交叠的问题。同时，确定性的方波信号有着更精确的上升沿时刻，使得时间判定更精准，可以获得皮秒级的时间分辨率，从而使距离测量精度达到毫米级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明的激光测距系统的一个具体实施例的示意图；
图2为本发明的一个实施例中信号f1、f2、f3的波形示意图；
图3为本发明的一个实施例中f1”、f2'、f3、f4的波形示意图；
附图标记：
f1 第一控制信号
f1' 第一脉冲信号
f1” 激光脉冲信号
f2 第二控制信号
f2' 第二脉冲信号
f3 基准信号
f4 差频信号
f4' 处理后的差频信号
t0、t1、t2、t3 时刻
101 时钟发生单元
102 第一信号转换单元
103 第二信号转换单元
104 激光发射单元
105 接收混频单元
106 运算控制单元
107 信号处理单元
108 待测距物体
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明提供一种激光测距方法，包括以下步骤：
提供第一控制信号f1、第二控制信号f2、基准信号f3，基准信号f3的频率为第一控制信号f1和第二控制信号f2之差。
由一第一信号转换器根据第一控制信号f1提供一第一脉冲信号f1'；由第一脉冲信号f1'驱动一激光器提供一激光脉冲信号f1”。激光脉冲信号f1”的频率和第一脉冲信号f1'的频率以及第一控制信号f1的频率相同。
由一第二信号转换器根据第二控制信号f2提供一第二脉冲信号f2'。第二脉冲信号f2'与第二控制信号f2的频率相同。
激光脉冲信号f1”发射至待测距物体后反射，由一光电转换器接收反射的激光脉冲信号f1”，由反射的激光脉冲信号f1”和第二脉冲信号f2'混频得到一差频信号f4。
通过差频信号f4和基准信号f3计算飞行时间进而计算得到待测距离。
在一些实施例中，差频信号f4经过滤波放大后成为处理后的差频信号f4'再由f4'与f3进行计算。
该方法的原理在于：如图2所示，信号f1、f2和f3满足关系f3＝f1-f2，或f3＝f2-f1。并且在初始时刻，三个频率的信号相位被配置为严格的同步，存在一周期的起始时刻t0，信号f1、f2、f3的相位在t0时均为上升沿起始位置。根据信号f1和f2的频率提供与它们频率相同的脉冲电信号f1'、f2'，再根据f1'的频率提供一与之频率相同的脉冲激光信号f1”。参见图2，频率f1的信号具有T1＝1/f1的周期，频率f2的信号具有T2＝1/f2的周期，二者的时间差ΔT＝T2-T1,随着周期数的增加，二者的时间差逐渐拉开，直到N＝T2/ΔT个周期后，二者再度重叠，而信号频率f3＝f2-f1，则在N的整数倍周期时，三者上升沿再度同步。激光脉冲信号f1”(测距激光)具有与第一控制信号f1相同的频率，反射的激光回波与第二脉冲信号f2'混频得到差频信号f4，此时激光脉冲信号f1”和第二脉冲信号f2'之间的相位关系被加入了f1”的传输时间延时(如图3所示)。对于差频信号f4的质心位置时刻t2，如图3所示，在t1时刻，接收混频器件开始响应，激光脉冲信号f1”(接收混频器件接收的反射的激光脉冲信号f1”，下同)和第二脉冲信号f2'开始交叠；t1到t2之间，激光脉冲信号f1”和第二脉冲信号f2'交叠时间逐渐增加，t2时刻，激光脉冲信号f1”和第二脉冲信号f2'完全重叠，此时接收混频器件的响应最大，输出的差频信号f4波形达到最大；在t2到t3时刻，激光脉冲信号f1”和第二脉冲信号f2'交叠时间逐渐减少，超过t3时刻，激光脉冲信号f1”和第二脉冲信号f2'不再交叠，接收混频器件结束响应。差频信号f4的质心位置时刻t2为激光脉冲信号f1”和第二脉冲信号f2'相位同时达到最大的时刻，因此t2即为接触反射物的时刻。f3的起始时刻t0同时也是f2的起始时刻t0。由t2-t0得到飞行时间t，根据飞行时间测距法计算可得待测物体的距离。
上述质心时刻算法的公式为：
Figure BDA0002567060820000071
其中，xi为时间系列坐标，Ii为信号幅值系列。
本发明提供的激光测距方法的优点在于：由给定的f3的t0替代现有技术中由第一控制信号f1和第二控制信号f2混频得到的参考信号提供t0，解决了较近距离时波形交叠的问题。同时，确定性的方波信号有着更精确的上升沿时刻，使得时间判定更精准，可以获得皮秒级的时间分辨率，从而使距离测量精度达到毫米级。例如，f1为10MHz，周期为100ns，f2为10.00345MHz，周期为99.96551ns，二者周期时间差为34.4881ps，即硬件显示上可获得34.5ps的时间分辨率。差频信号f4如经平滑化处理和放大后，再输入到运算控制单元，运算控制单元对输入信号采样，采用质心算法处理，可以将精度进一步提升10-100倍，即皮秒量级(参考CCD亚像素算法效果)。这比常用的时间分辨芯片，如TDC-GP21典型的45ps时间分辨率提升了10倍以上。同时，由于给定的f3的t0具有准确的上升沿时刻，减少了起始时间误差，故可获得皮秒级的时间分辨率，从而使测距精度达到毫米级。
实施例2
本发明提供一种激光测距系统。参见图1，图1为本发明的激光测距系统的一个具体实施例的示意图。激光测距系统包括：时钟发生单元101，第一信号转换单元102、第二信号转换单元103、激光发射单元104，接收混频单元105和运算控制单元106。
时钟发生单元101用于提供电信号f1、f2、f3，各电信号之间的频率满足f3＝f1-f2，或f3＝f2-f1；
第一信号转换单元102用于根据电信号f1提供一脉冲电信号f1'；
激光发射单元104用于根据脉冲电信号f1'提供一脉冲激光信号f1”；
第二信号转换单元103用于根据所述信号f2提供一脉冲电信号f2'；
接收混频单元105用于接收发射至待测距物体108后反射的脉冲激光信号f1”；并根据脉冲电信号f2'与反射的脉冲激光信号f1”混频，输出一差频信号f4；
运算控制单元106通过差频信号f4和电信号f3根据上述实施例1的方法计算飞行时间t进而计算得到待测距离。
在本实施例中，上述的激光测距系统，还包括一信号处理单元107，用于将所述接收混频单元发出的所述差频信号f4经由滤波和放大后成为处理后的差频信号f4'，再将处理后的差频信号f4'发送至所述运算控制单元，由f4'与f3进行计算。在其他一些实施例中，也可不包括信号处理单元107。
一个测距过程的例子如下：由时钟发生单元101发出方波电信号f1至第一信号转换单元102、发出方波电信号f2至第二信号转换单元103、发出方波电信号f3至运算控制单元106。其中各信号之间的频率满足f3＝f1-f2。由第一信号转换单元102将方波电信号f1转换为脉冲电信号f1'，f1'具有与f1相同的频率，再将脉冲电信号f1'发送至激光发射单元104。激光发射单元104将脉冲电信号f1'转换为脉冲激光信号f1”并发射至待测距物体，f1”具有与f1'、f1相同的频率。第二信号转换单元103将方波电信号f2转换为脉冲电信号f2'，f2'具有与f2相同的频率，再将脉冲电信号f2'发送至接收混频单元105。接收混频单元接收反射的脉冲激光信号f1”，由反射的脉冲激光信号f1”和f2'混频得到一差频信号f4。接收混频单元105将差频信号f4发送至信号处理单元107，信号处理单元107对差频信号104进行滤波放大之后再发送至运算控制单元106。运算控制单元106根据差频信号f4和方波电信号f3计算飞行时间t进而计算得到待测距离。
本发明提供的激光测距系统由给定的f3的t0替代现有技术中由信号f1和信号f2混频得到的参考信号提供t0，解决了较近距离时波形交叠的问题。同时，确定性的方波信号有着更精确的上升沿时刻，使得时间判定更精准，可以获得皮秒级的时间分辨率，从而使距离测量精度达到毫米级。
实施例3
本发明还提供一种激光雷达，包含一激光测距组件，激光测距组件包括：时钟发生模块(对应时钟发生单元101)，第一信号转换模块(对应第一信号转换单元102)，第二信号转换模块(对应第二信号转换单元103)，激光发射模块(对应激光发射单元104)，接收混频模块(对应接收混频单元105)和运算控制模块(对应运算控制单元106)。
时钟发生模块连接第一信号转换模块、第二信号转换模块以及运算控制模块。第一信号转换模块设置于时钟发生模块和激光发射模块之间，连接时钟发生模块和激光发射模块。第二信号转换模块设置于时钟发生模块和接收混频模块之间，连接时钟发生模块和接收混频模块。接收混频模块连接第二信号转换模块和运算控制模块。接收混频模块与激光发射模块平行设置，激光发射模块的激光发射端与接收混频模块的激光接收端平齐。
在本实施例中，上述接收混频模块为一APD。第一信号转换模块和第二信号转换模块为高通滤波器。在本发明的其他一些实施例中，接收混频模块的功能也可通过两个独立的器件共同实现，由一个器件实现信号f1”的接收实现光电转换，由另一个器件实现脉冲电信号f2'和f1”的混频，两者共同组成接收混频模块。
在本发明的一些实施例中，上述的激光雷达，还包括：一信号处理模块(对应信号处理单元107)。信号处理模块设置于运算控制模块和接收混频模块(APD)之间，用于对接收混频模块发出的差频信号f4进行滤波放大，成为处理后的差频信号f4'，再输入运算控制模块，由f4'与f3进行计算。
该激光雷达包含有对应实施例2的激光测距组件，可通过实施例1的方法计算得到飞行时间，进而计算出待测距离。测距过程可参考实施例2，在此不与赘述。
在本发明的一些实施例中，上述激光雷达还包括：一角度组件、一供电组件、一通信组件。供电组件用于向通信组件、角度组件和激光测距组件供电；角度组件连接激光测距组件的运算控制模块102，用于测量角度数据并发送给运算控制模块102。通信组件连接激光测距组件的运算控制模块102，用于向外部设备进行数据传输。
在本发明的一些实施例中，角度模块包括：角度驱动单元、角度控制单元和角速度传感器。角速度传感器用于测量激光雷达的转速并发送给角度控制单元。角度控制单元根据角速度传感器发送的转速数据控制角度驱动单元驱动激光雷达转动。
本发明提供的激光测距雷达由给定的f3的t0替代现有技术中由信号f1和信号f2混频得到的参考信号提供t0，解决了较近距离时波形交叠的问题。同时，确定性的方波信号有着更精确的上升沿时刻，使得时间判定更精准，可以获得皮秒级的时间分辨率，从而使距离测量精度达到毫米级。
本发明的技术方案已通过实施例说明如上，本领域技术人员可根上述据实施例的说明了解本发明。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种激光测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供第一控制信号、第二控制信号、基准信号，所述基准信号的频率为所述第一控制信号和所述第二控制信号之差；
由一第一信号转换器根据所述第一控制信号提供一第一脉冲信号；由所述第一脉冲信号驱动一激光器提供一激光脉冲信号；所述激光脉冲信号的频率和所述第一脉冲信号的频率以及所述第一控制信号的频率相同；
由一第二信号转换器根据所述第二控制信号提供一第二脉冲信号；所述第二脉冲信号与所述第二控制信号的频率相同；
所述激光脉冲信号发射至待测距物体后反射，由一光电转换器接收反射的激光脉冲信号，由反射的激光脉冲信号和第二脉冲信号混频得到一差频信号；
通过所述差频信号和所述基准信号计算飞行时间进而计算得到待测距离。
2.一种激光测距系统，其特征在于，包括：
时钟发生单元，第一信号转换单元、第二信号转换单元、激光发射单元，接收混频单元和运算控制单元；
所述时钟发生单元用于提供电信号第一控制信号、第二控制信号、基准信号，所述基准信号的频率为所述第一控制信号和所述第二控制信号之差；
所述第一信号转换单元用于根据所述第一控制信号提供一第一脉冲信号；所述激光发射单元用于根据所述第一脉冲信号发射一激光脉冲信号；所述激光脉冲信号的频率和所述第一脉冲信号的频率以及所述第一控制信号的频率相同；
所述第二信号转换单元用于根据所述第二控制信号提供一第一脉冲信号；所述接收混频单元用于接收发射至待测距物体后反射的所述激光脉冲信号；并根据所述第二脉冲信号与所述反射的激光脉冲信号混频，输出一差频信号；
所述运算控制单元通过所述差频信号和所述基准信号计算飞行时间进而计算得到待测距离。
3.根据权利要求2所述的激光测距系统，其特征在于，还包括：
一信号处理单元，用于将所述接收混频单元发出的所述差频信号经由滤波和放大后发送至所述运算控制单元。
4.一种激光雷达，包含一激光测距组件，其特征在于，所述激光测距组件包括时钟发生模块，第一信号转换模块、第二信号转换模块、激光发射模块，接收混频模块和运算控制模块；
所述时钟发生模块连接所述第一信号转换模块、所述第二信号转换模块以及所述运算控制模块；
所述第一信号转换模块设置于所述时钟发生模块和所述激光发射模块之间，连接所述时钟发生模块和所述激光发射模块；
所述第二信号转换模块设置于所述时钟发生模块和所述接收混频模块之间，连接所述时钟发生模块和所述接收混频模块；
所述接收混频模块连接所述第二信号转换模块和所述运算控制模块；
所述接收混频模块与所述激光发射模块平行设置，所述激光发射模块的激光发射端与所述接收混频模块的激光接收端平齐。
5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述激光测距组件还包括：一信号处理模块，设置于所述运算控制模块和所述接收混频模块之间。
6.根据权利要求4或5所述的激光雷达，其特征在于，还包括：
一供电组件、一角度组件、一通信组件；
所述供电组件连接所述通信组件、所述角度组件和所述激光测距组件，用于向所述通信组件、所述角度组件和所述激光测距组件供电；
所述角度组件连接所述激光测距组件的所述运算控制模块，用于测量角度数据并发送给所述运算控制模块；
所述通信组件连接所述所述激光测距组件的所述运算控制模块，用于向外部设备进行数据传输。
7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述角度组件包括：
角度驱动模块、角度控制模块和角速度传感器。
8.根据权利要求4、5或7中的一项所述的激光雷达，其特征在于，所述接收混频模块为APD。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113156396A (zh) * 2021-04-30 2021-07-23 深圳煜炜光学科技有限公司 一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780525B1 (ko) * 2006-07-26 2007-11-30 유수엽 레이저 광파기
CN101504462A (zh) * 2008-02-04 2009-08-12 深圳市博时雅科技有限公司 相位差检测方法和系统、双晶振混频电路及距离测量装置
CN101865997A (zh) * 2010-05-26 2010-10-20 北京握奇数据系统有限公司 一种激光测距设备及方法
CN104459710A (zh) * 2013-09-25 2015-03-25 北京航天计量测试技术研究所 脉冲/相位一体式激光测距仪
CN105005051A (zh) * 2014-04-16 2015-10-28 上海诺司纬光电仪器有限公司 单光路激光测距系统
EP3064962A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-07 Kabushiki Kaisha Topcon Electro-optical distance meter
CN108196262A (zh) * 2017-12-07 2018-06-22 常州华达科捷光电仪器有限公司 一种激光测距系统
US20180310860A1 (en) * 2015-10-19 2018-11-01 Sony Corporation Distance measurement device and imaging system
CN108828615A (zh) * 2018-06-11 2018-11-16 深圳市镭神智能系统有限公司 光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统
JP2019132597A (ja) * 2018-01-29 2019-08-08 シナノケンシ株式会社 レーザー測距装置およびレーザー測距方法
CN110221308A (zh) * 2019-03-04 2019-09-10 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种相干脉冲激光测距的方法、相关装置及存储介质
CN209373113U (zh) * 2018-12-13 2019-09-10 武汉万集信息技术有限公司 一种脉冲相位混合式激光雷达

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780525B1 (ko) * 2006-07-26 2007-11-30 유수엽 레이저 광파기
CN101504462A (zh) * 2008-02-04 2009-08-12 深圳市博时雅科技有限公司 相位差检测方法和系统、双晶振混频电路及距离测量装置
CN101865997A (zh) * 2010-05-26 2010-10-20 北京握奇数据系统有限公司 一种激光测距设备及方法
CN104459710A (zh) * 2013-09-25 2015-03-25 北京航天计量测试技术研究所 脉冲/相位一体式激光测距仪
CN105005051A (zh) * 2014-04-16 2015-10-28 上海诺司纬光电仪器有限公司 单光路激光测距系统
EP3064962A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-07 Kabushiki Kaisha Topcon Electro-optical distance meter
US20180310860A1 (en) * 2015-10-19 2018-11-01 Sony Corporation Distance measurement device and imaging system
CN108196262A (zh) * 2017-12-07 2018-06-22 常州华达科捷光电仪器有限公司 一种激光测距系统
JP2019132597A (ja) * 2018-01-29 2019-08-08 シナノケンシ株式会社 レーザー測距装置およびレーザー測距方法
CN108828615A (zh) * 2018-06-11 2018-11-16 深圳市镭神智能系统有限公司 光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统
WO2019237911A1 (zh) * 2018-06-11 2019-12-19 深圳市镭神智能系统有限公司 光发射模块、光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统
CN209373113U (zh) * 2018-12-13 2019-09-10 武汉万集信息技术有限公司 一种脉冲相位混合式激光雷达
CN110221308A (zh) * 2019-03-04 2019-09-10 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种相干脉冲激光测距的方法、相关装置及存储介质

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JULIE SACHDEVA ET AL.: "Phase Shift Laser Range Finder using Precision Integrator" *
RUIQIANG CHEN ET AL.: "Measurement method of time-of-flight in pulsed laser ranging" *
周德亮;张兴敢;: "一种脉冲-相位式激光测距仪的设计" *
房永强;董晓盈;李琳;郭东辉;: "基于游标内插原理的多脉冲测距方法" *
朱相磊,冯晶: "脉冲式混频器概述" *
杨国清: "《控制测量学》", 31 July 2016, 黄河水利出版社 *
赵晟娅: "高精度激光并行测距系统信号检测与处理技术" *
邓军荣等: "基于嵌入式自动测相技术的激光测距系统设计" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113156396A (zh) * 2021-04-30 2021-07-23 深圳煜炜光学科技有限公司 一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置
CN113156396B (zh) * 2021-04-30 2023-07-21 深圳煜炜光学科技有限公司 一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置

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