CN112904307A - 一种获取距离信息的探测方法及探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获取距离信息的探测方法，包含光源模块，其可输出不同发射频率的发射光信号；接收模块，获取所述发射光经视场内被探测物发射返回的返回光信号，并转化为电信号；处理模块，依据所述接收模块获取的返回光信号转化的电信号获得被探测物的距离信号，所述处理模块包含有由所述电信号计算获得距离信号的至少两组转化关系，所述处理模块依据之一的转化关系获得被探测物的距离信息；通过处理模块中包含的至少两组转化关系，增加了处理模块对于不同探测距离场景的适应，从而实现在视场中存在各种待测距离时保证探测系统的高效准确探测的效果。
Description
技术领域
本申请涉及探测技术领域，特别涉及一种获取距离信息的探测方 法及探测系统。
背景技术
作为一种在场景中测量与物体相距距离的方法，飞行时间(TOF) 技术被开发出来。这种TOF技术可以应用于各种领域，如汽车工业、 人机界面、游戏、机器人和安防等等。一般来说，TOF技术的工作原 理是用光源发出的已调制光照射场景，并观察场景中物体反射的反射 光。而在现有探测系统中为了保证探测过程中可以获得更高的探测效 率同时也保证探测系统具有更宽广的视野，目前采用较多的是一种阵 列型接收模块，阵列型接收模块中可以有成千上万的像素单元，每个 像素单元可以为电荷耦合半导体CCD或者互补金属氧化物半导体 CMOS型等等类型的二极管，此处并不限定只以此两种类型二极管组 成阵列型接收模块。
为了获得距离信息，在TOF进行探测中的间接先获得发射光和 返回光的延时信息，进而获得延时相位或者称为相位偏移，再将相位 偏移转化为最终的结果信息，这种方法将被探测物的距离信息转化为 返回光和发射光相位偏移而非直接给出距离结果，此方案称为间接飞 行时间测距(ITOF)。在实际的使用中可以使用互补相位接收返回光 信号，进而获得距离信息此种方法称为两相位方案，也有利用四相位0°、90°、180°和270°的四相位获取目标距离的方案，当然也有文献尝 试3相位甚至5相位方案获取被探测物距离的方案，获得相位偏移的 电信号，需要对于该电信号经过处理单元进行处理得到最终的距离信息，但是实际获得返回光信号对应的电信号由于环境因素，包括但不 限于温度和环境照明条件。例如，传感器阵列中的温度变化可以增加 像素的所谓暗电流，暗电流又可以改变测量的相位偏移，如此体现在 测量的结果上将会呈现出较大的距离波动，而实际的探测中发射光的 具有较的频率例如20MHz、40MHz、80MHz等等，加上数据传输和 数据处理的时间可以在1s内获得几十次的探测结果，例如高于人眼 静态条件下可辩别的30次的结果刷新，在一些特殊的场景下距离的 刷新频率将更高例如达到120次等等，在这种情况下对于一个位置不 变的物体距离实际在传感器阵列传递的信号转化的距离结果处于变 化之中，需要一种特定的转化关系对于这种由于前述的暗电流等影响 进行消除，以获得准确的探测距离，然而在临近相位边界点例如0°和 360°附近相位对应的距离信息，这种波动所引发的距离结果是灾难性 变化的，其误差可能达到200％甚至更大的现象，如此的结果对于用 户来说将是不可接受的，在例如自动驾驶技术方面，这种巨大的误差 往往会带来巨大的安全隐患。
在上述的分析中设计一种获取距离信息的探测方法及探测系统， 以准确稳定地输出视场内各个距离范围内被探测物的稳定且准确的 距离结果是亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种获取 距离信息的探测方法及探测系统，以准确稳定地输出视场内各个距离 范围内被探测物的稳定且准确的距离结果。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
本申请实施例第一方面提供了一种获取距离信息的探测方法包 含光源模块，其可输出不同发射频率的发射光信号；接收模块，获取 所述发射光经视场内被探测物发射返回的返回光信号，并转化为电信 号；处理模块，依据所述接收模块获取的返回光信号转化的电信号获 得被探测物的距离信号，所述处理模块包含有由所述电信号计算获得 距离信号的至少两组转化关系，所述处理模块依据之一的转化关系获 得被探测物的距离信息。
可选地，所述光源模块输出至少两组不同发射频率的发射光信号， 至少一组所述发射光频率与所述探测系统的距离精度相关联。
可选地，所述发射光还包含小于所述距离精度确定的发射光频率 的第二发射光。
可选地，所述处理单元依据所述第二发射光返回光信号与所述距 离精度确定的发射光返回光信号输出最终目标距离信息。
可选地，所述距离精度确定的发射光和/或所述第二发射光对应 的返回光对应的电信号，由所述处理模块依据之一的转化关系获得被 探测物的距离信息。
可选地，所述发射光对应的返回光转化获得的电信号依据之一的 转化关系获得的距离信息存在波动，当所述距离信息的波动超过预设 值时，所述处理模块依据所述至少两组转化关系的另一转化关系输出 所述电信号转化的距离信息。
可选地，所述发射光还包含小于所述第二发射光发射频率的至少 一组发射光。
可选地，所述发射光还包含小于所述第二发射光发射频率的多组 发射光，所述小于第二发射光发射频率的多组发射光至所述第二发射 光的频率按照如下至少之一的规律布置：等差数列、等比数列、Rosin 分布等等。
可选地，所述至少两组转化关系为具有相位偏移关系的函数关系。
可选地，所述相位偏移关系表述为
可选地，所述相位偏移关系表述为
可选地，所述处理模块对于所述返回光转化的电信号转化得到延 时相位信息，当所述延时相位按照之一函数关系获得的距离波动大于 预设值时，所述处理模块按照所述至少两组转化关系的另一函数关系 输出所述电信号转化的修正后的相位延时信号，再利用修正的相位延 时信号获得计算的精度相关距离结果。
可选地，所述处理模块对于所述精度相关的发射光和第二发射光 返回光转化的电信号转化得到延时相位信息，对于两种不同频率发射 光的返回光按照之一转化关系获得距离波动均进行判定，当所述距离 波动大于预设值时，所述处理模块按照所述至少两组转化关系的另一 转化关系输出所述电信号转化的修正后的相位延时信号，再利用修正 的相位延时信号获得计算的精度相关距离结果。
第二方面，本发明提出一种使用第一方面的探测方法的探测系统， 包含光源模块，其可输出不同发射频率的发射光信号；接收模块，获 取所述发射光经视场内被探测物发射返回的返回光信号，并转化为电 信号；处理模块，依据所述接收模块获取的返回光信号转化的电信号 获得被探测物的距离信号，所述处理模块包含有由所述电信号计算获 得距离信号的至少两组转化关系，所述处理模块依据之一的转化关系 获得被探测物的距离信息。
可选地，所述光源模块输出至少两组不同发射频率的发射光信号， 至少一组所述发射光频率与所述探测系统的距离精度相关联。
可选地，所述发射光还包含小于所述距离精度确定的发射光频率 的第二发射光。
可选地，所述处理单元依据所述第二发射光返回光信号与所述距 离精度确定的发射光返回光信号输出最终目标距离信息。
可选地，所述距离精度确定的发射光和/或所述第二发射光对应 的返回光对应的电信号，由所述处理模块依据之一的转化关系获得被 探测物的距离信息。
可选地，所述发射光对应的返回光转化获得的电信号依据之一的 转化关系获得的距离信息存在波动，当所述距离信息的波动超过预设 值时，所述处理模块依据所述至少两组转化关系的另一转化关系输出 所述电信号转化的距离信息。
可选地，所述处理模块对于所述精度相关的发射光和第二发射光 返回光转化的电信号转化得到延时相位信息，对于两种不同频率发射 光的返回光按照之一转化关系获得距离波动均进行判定，当所述距离 波动大于预设值时，所述处理模块按照所述至少两组转化关系的另一 转化关系输出所述电信号转化的修正后的相位延时信号，再利用修正 的相位延时信号获得计算的精度相关距离结果。
本申请的有益效果是：
本申请实施例提供的一种获取距离信息的探测方法，包含光源模 块，其可输出不同发射频率的发射光信号；接收模块，获取所述发射 光经视场内被探测物发射返回的返回光信号，并转化为电信号；处理 模块，依据所述接收模块获取的返回光信号转化的电信号获得被探测 物的距离信号，所述处理模块包含有由所述电信号计算获得距离信号 的至少两组转化关系，所述处理模块依据之一的转化关系获得被探测 物的距离信息，通过本发明的方案，一方面在探测系统的处理单元中 设置至少两组的转化关系，处理模块按照之一的转化关系获得最终的 距离信息，可以实现对于不同视场的适应，以保证不同探测距离下探测系统均能高效准确获取距离数据，在一些特殊的距离范围内，距离 信息的结果本身波动性特别大，通过在至少两组不同的转化关系之间 进行切换，实现了对于视场内各个距离能够准确且受外部和内部影响 小的结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申 请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通
图1为现有技术提供的一种探测系统工作原理的示意图；
图2为现有技术提供的一种ITOF获得飞行时间信号的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种实际距离和探测相位偏移结果示意图；
图4A为本申请实施例提供的不同位置返回光信号对应的相位偏移结 果示意图；
图4B为本申请实施例提供的在边界位置处相移结果重复示意图；
图5为本申请实施例提供的不同位置处的相位偏移波动结果示意图；
图6A为本申请实施例提供的之一至少两个不同对应关系转化示意图；
图6B为本申请实施例提供的另一至少两个不同对应关系转化示意图；
图7A为未采用本发明的修正方法获得的之一探测结果误差示意图；
图7B为未采用本发明的修正方法获得的另一探测结果误差示意图；
图7C为采用本发明的修正方法获得的探测结果误差示意图；
图7D为采用本发明的修正方法获得的探测结果误差示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结 合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是 全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件 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申请的实施例的详细描述并非旨 在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。 基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
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。
目前采用的探测系统基本包括：光发射模块、处理模块、以及光 接收模块，此处以ITOF测距为例进行说明，光发射模块包括但不仅 限于半导体激光器、固体激光器、也可包括其他类型的激光器，当采 用半导体激光器作为光源时，可以采用垂直腔面发射激光器VCSEL (Vertical-cavity surface-emitting laser)或者边发射半导体激光器EEL(edge-emitting laser)，此处仅为示例性说明并不作具体限定，光发射 模块发射出正弦波或者方波或者三角波等等，在测距应用中多为具有 一定波长的激光，例如950nm等等的红外激光(最优地为近红外激 光)，发射光被投射向视场内，视场内存在的被探测物可以反射投射 的激光进而形成返回光，返回光进入探测系统中被光接收模块捕获， 所述光接收模块可以包含光电转化部，例如CMOS、CCD等等组成 的阵列型传感器，还可以包含多个镜头可以形成多于一个的像平面， 也就是接收模块包含了多于一个的像平面，接收模块的光电转化部位 于之一的像平面处，其可以最常用的四相位方案接收而获得0°、90°、 180°和270°的延时接收信号，利用四相为的距离计算方案此处以正弦 波的方法为示例进行说明，在四个等距点(例如90°或1/4λ的间隔) 测量接收信号的幅度：
A1和A3的差值与A2和A4的差值的比等于相位角的正切值。 ArcTan实际上是双变量反正切函数，可映射至适当的象限，当A2＝A4 并且A1>A3或A3>A1时，分别定义为0°或180°。
到目标物的距离由以下公式确定：
至此，还需要确定发射激光的频率即可来进行距离测算，其中c 是光速，
是相位角(以弧度来度量)，f是调制频率。通过上述的方 案可以实现对于视场内被探测物的距离探测的效果，这一方案被称为 四相位延时方案获得探测结果，当然接收模块光电转化生成不同的信 息，在某些情况下也使用0°和180°两相位方案实现被探测物的信息 获取，也有文献公开了0°、120°和240°三相位获得目标信息，甚至有 文献也公开了五相位差延时方案，本发明并不具体限定，在实际测量 中也有使用方波进行探测的，其机理与正弦波类似，只是计算公式有 差异此处不再详细赘述。
图2示意了一种发射波为方波的示意图，探测系统发出发射光， 其中不同区域示意出发射光颜色不同，实际使用中发射光可以为均匀 光也可以为非均匀光，此处不限定，但是实际采用的发射光波长变化 较小，并不体现出颜色的差异，更进一步，实际使用的发射光为人眼 安全性更高的红外激光，其波长范围可以为900nm～1000nm，此处并 不限定，发射光经过被探测物的反射，从而形成返回光，图2给出了 发射光(1)和返回光(2)的相位偏移，其实际上代表着距离相关的 飞行时间相位偏移，只要能够获取该相位偏移则可以得到距离信息。
图3示意了一种发射光返回光转化的相位信息与真实距离信息 之间的关系，通常在这种主动探测系统中采用的光源其发射功率较低， 在数百毫瓦至数瓦数量级的峰值功率，激光发射频率可以根据不同情 况和不同精度要求进行设定，例如从20MHz可以升高至数百MHz， 对于不同的激光发射频率通常对应着不同的探测精度，25MHz属于 低频探测，其精度较低但是一个周期内可以探测的最远距离又比较远， 例如按照飞行时间计算其最远探测距离为6m的范围，对于数百MHz 的激光例如120MHz，按照飞行时间方案计算得到其最远探测距离范 围只有1.25m，对于不同的距离范围内距离的精度两者相差接近5倍， 一般的探测系统对于探测范围和探测精度均有一定的要求，例如一般 视场内的情况比较复杂，需要探测系统实现更远距离的探测，而系统 的应用场景又要求探测系统对于不同距离信息以更高的精度获得更 准确的场景，因此两种频率或者更多种频率的探测方法被提出，其中 最高频率探测激光往往对应着更高的精确度，可以采用例如高频和低 频结果综合结果，例如寻找两者的公倍数的方案获得最终的距离信息， 也可以采用另一种首先利用不同的低频发射光探测出物体的大致位 置，再利用类似卡尺的方案在微小范围内利用精度相关的高频激光获 得最终的精确距离信息，此处并不限定于采用何种方式来实现最终兼 顾范围广和准确度的方案来实现距离结果的获取。发射光经过被探测 物返回之后的返回光转化的电信号计算获得的相位偏移，与真实的距 离结果确实呈现出正相关的特性，但是由图3可以看出获得的相位偏 移并不能完全反映出被探测物的真实距离信息，这种差异主要来源于 以下的一些影响：1.传感器内部结构和缺陷等产生的电气特性的影响； 2.光源发射器发射光波形本身存在的缺陷而引入的高阶项影响，因此 为了建立起获得相位与距离的真实结果，本发明基于线性对应关系的 假定，从而使得返回光转化的电信号与距离结果之间存在不少于两个 的对应关系，如式(3)和式(4)所示：
dlinear-1＝f1(px-draw-nonlinear) (3)
dlinear-2＝f2(px-draw-nonlinear) (4)
如此，可以获得电信号转化的相位偏移与真实距离结果的一一对 应关系，探测结果也能更准确地表示出实际的距离。
上述描述在一个周期内也就是0-360°范围内的大部分结果按照 上述之一的关系拟合，可以得到比较准确的探测结果和相位偏移对应 的探测结果数据，然而实际的探测中物体到探测系统的距离是不确定 的，如图4A和图4B所示，当然被探测物由于形状和轮廓的影响， 也使得探测结果处于不确定的范围之中。例如返回光所转化的相位偏 移可能为P1、P2、P3和P4等等之中的任何值，其体现在在距离与相 位偏移的关系上也可能对应于不同的位置，然而更为麻烦的是实际的 相位信号是重复的例如2kπ+P1与P1对应的探测结果是相同的无法进 行分别，对于这种问题，有学者提出了双频或者多频探测的方案，之 一方式是通过两组或者更多组的探测频率对于相同的被探测目标进 行探测，获得两者或多者最小公倍数，如此可以延长探测距离，但是 这种方法取公倍数的两个探测频率最好不能差距过大，可以取一个频 率为另一频率的60％～90％的范围，其中最高探测频率可以对应于需要保证的探测精度。另一种方案为利用不同的较低频率首先获得一个 大致的物体的距离，再通过控制例如积分时间窗口的方案来获得最高 频率的探测结果，如此也能获得精度高的探测结果，例如需要探测的 目标物体的距离为1.35m，如此可以确定探测结果的精度在0.01m以 内，可以依据此精度要求选择与精度相关的探测器的最高发射光发射 频率，而频率低于精度相关的发射光频率称为第一发射频率的发射光， 其可依据前述两种方案中任一布置，例如可以依照需要探测的视场最 远距离确认其频率，也可以设置低于所述第一发射频率的第二频率发 射光对应于最远探测距离，当然第一至第二频率之间也可存在多种探 测频率，各个探测频率按照等差数列、等比数列、Rosin分布等等至 少之一的分布进行布置，如此可以形成更为准确的定位，从而为后续 精度对应的最高频率探测结果获得更为准确的探测距离范围，也有利 于快速高效地获得最终满足探测精度要求的距离结果。当然，最终的 结果可以在处理模块内按照不同方式获得，第一对于精度对应的距离 结果和更低发射频率的结果进行处理，获得最终最准确的距离结果， 另外一种为分别不同时间段处理不同频率的距离结果，而在处理模块 获得最终与精度相关频率探测结果时低频探测的结果已经被考虑，此 时直接在最高频发射光对应返回光转化的电信号处理中即可获得最 终满足精度要求的距离结果。
然而，在进行实时探测过程中，由于发射光的发射频率较高，之 前也进行了叙述，因此每秒可以安排的探测次数可以很多，例如为了 保证高于人在集中精神的情况下眼睛能分辨的刷新频率30fps，探测 系统探测的结果刷新频率也需要高于此值，有些特殊场景甚至要求60 fps甚至120fps的刷新频率，因此探测系统所获得的距离结果也将是 多组，如图5所示，之前分析了转化相位的影响因素，也就是说每次 针对于相同探测目标其结果是存在波动的，这一波动在大多数情况下 利用之前的相位与真实距离之间的对应关系可以消除，从而获得稳定 的距离结果值的输出，然而在特殊的场景下如图5中的0°和360°的 相位附近，这种波动造成的结果误差将是不可接受的，例如对于某次 探测的结果其相位偏移为353°，而相同探测目标在一些探测结果出现 了5°，-8°等等的探测结果，从而得到的相位偏移转化出的距离实际 上是差别巨大的，这种巨大的差异结果实际上会导致探测的失败，因 为这种幅度的变化对于控制或者其他应用场景将是致命的干扰，此时 的被探测距离也将出现不确定性。
结合图7A和图7B两种实际的探测结果来分析，图5中解释了 在临界相位处产生探测距离不确定性的原因，在这两组结果中图7A 是在距离较近处探测器获得结果与实际物体距离之间存在较大误差 的示意图，可以看到在部分位置处探测器给出的距离与实际物体距离 误差超过了100％，随着距离不断后移探测系统给出的距离和实际误 差可以控制在可接受范围内，图7B中示意了在某一探测频率的最大 探测范围处出现较大误差的示意图，同样随着更接近于最大探测范围 值，系统所给出的距离误差也超过了100％，也就是距离探测完全失 效，为了解决这一技术问题，本发明提出了一种在处理器内部包含至 少两种相位偏移与真实距离对应关系的方案，两种转化关系可以为之 前式3和4叙述的线性关系，进一步，两种对应关系之间存在相位偏 移的关系，例如可以存在如图6A中所示的第一转化关系S100和第 二转化关系存在横坐标平移关系，也就是存在如式5所示的对应关 系：
当然，两者也可以存在如图6A所示的纵坐标平移关系，如式6 所示：
更进一步，可以通过横纵坐标均存在平移建立两者的关系，如式 7所示：
上述的方案示意了两种转化关系之间所存在的关联，两者之间通 过简单的平移等等方式建立关联关系可以保证计算的可靠性满足要 求，并且能够以更小和更简单的数据存储和数据修正方案获得最终的 结果，从而可以不改变现有的探测器框架，只在算法端来做变化得到 高精度的距离探测结果，从而实现最小成本最准确获得距离结果的效 果，上述的平移转化关系之间所确定的相位β和θ等等可以依据使用 条件选择不同的值，例如在π/3～2π/3之间选择，实际使用中可以预先 选定好预制在处理模块中，也可以依据实际的场景关联产生具体的转 化关系，此处并不限定实现方式和具体的数值。
由图6A和图6B所示，处理模块首先利用S100的对应关系处理 不同相位偏移的探测结果，转化得到准确且稳定的距离信息，随着偏 移相位的增加接近临界相位偏移时，此时可以利用例如相位偏移范围 预设值例如10％以内，也就是接近临界相位的36°范围以内，或者利 用自动触发的方案，当检测到多次距离探测结果的误差超过预设值以 内的波动，例如波动超过20％的预设值时触发，当采用任一方案存在 需要切换转换函数关系时，处理器切换转化函数关系为S200得到最 终的距离信息输出结果，如此在S200的转化关系应用中当存在前述 任一转化条件时，可以由S200的相位距离对应关系又重新切换回 S100的函数转化关系，如此反复即可获得适应于不同距离的稳定且 准确的探测结果值，当然在存在多频测距是对于多频中每一频率的探 测结果均可采用上述方式进行结果的获取，进而获得精度满足要求且 稳定准确的探测结果，当采用距离结果的波动自动控制系统探测过程 中，处理模块对于所述精度相关的发射光和第二发射光返回光转化的 电信号转化得到延时相位信息，对于两种不同频率发射光的返回光按 照之一转化关系获得距离波动均进行判定，当所述距离波动大于预设 值时，所述处理模块按照所述至少两组转化关系的另一转化关系输出 所述电信号转化的修正后的相位延时信号，再利用修正的相位延时信 号获得计算的精度相关距离结果，当然也可以利用修正相位获得精度 相关的第一距离结果，再通过修正系数得到最终的精度相关的精确距 离结果，当然上述方式也只是示例性地描述出系统探测过程和不同转 化函数关系切换适用的方式，并不限定于此，例如可以在处理模块内 存储其他的切换条件，从而实现不同转化关系之间的切换。
图7C为采用本发明的方案获得的不同探测距离下获得探测结果 和实际物体距离误差示意图，由图7C可以得知在不同探测距离范围 内，即使在近距离临近0°的转折相位或者是临近360°的转变相位， 本发明的探测系统均能给出满足要求的距离信息结果，最大的极限误 差也在15％的范围之内，完全不存在图7A和图7B中出现的误差超 过100％的现象而导致探测失效的现象，这一结果也将在实际各种场 景的应用中存在巨大的优势，能够给出精度探测范围和准确性均满足 要求的方案，对于大多数场景下探测精度也能控制在5％的误差范围 之内。
图7D为采用本发明的方案获得的另一不同探测距离下获得探测 结果和实际物体距离误差示意图，与图7C不同在于其对应的第二修 正关系与原信号的相位偏移关系存在差异，通过调整合适的偏移关系 能够获得更高精度的探测结果，更优地条件下探测结果的精度能够更 高，在绝大多数的距离范围内误差可以控制在1％的波动范围内，此 处不限定具体的参数范围。
需要说明的是，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。在没有 更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在 包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请， 对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本 申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应 包含在本申请的保护范围之内。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。以上所述仅为本申 请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员 来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围 之内。
Claims (20)
1.一种获取距离信息的探测方法，其特征在于，包含光源模块，其可输出不同发射频率的发射光信号；接收模块，获取所述发射光经视场内被探测物发射返回的返回光信号，并转化为电信号；处理模块，依据所述接收模块获取的返回光信号转化的电信号获得被探测物的距离信号，所述处理模块包含有由所述电信号计算获得距离信号的至少两组转化关系，所述处理模块依据之一的转化关系获得被探测物的距离信息。
2.如权利要求1所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述光源模块输出至少两组不同发射频率的发射光信号，至少一组所述发射光频率与所述探测系统的距离精度相关联。
3.如权利要求2所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述发射光还包含小于所述距离精度确定的发射光频率的第二发射光。
4.如权利要求3所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述处理单元依据所述第二发射光返回光信号与所述距离精度确定的发射光返回光信号输出最终目标距离信息。
5.如权利要求3所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述距离精度确定的发射光和/或所述第二发射光对应的返回光对应的电信号，由所述处理模块依据之一的转化关系获得被探测物的距离信息。
6.如权利要求5所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述发射光对应的返回光转化获得的电信号依据之一的转化关系获得的距离信息存在波动，当所述距离信息的波动超过预设值时，所述处理模块依据所述至少两组转化关系的另一转化关系输出所述电信号转化的距离信息。
7.如权利要求3所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述发射光还包含小于所述第二发射光发射频率的至少一组发射光。
8.如权利要求7所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述发射光还包含小于所述第二发射光发射频率的多组发射光，所述小于第二发射光发射频率的多组发射光至所述第二发射光的频率按照如下至少之一的规律布置：等差数列、等比数列、Rosin分布等等。
9.如权利要求1所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述至少两组转化关系为具有相位偏移关系的函数关系。
10.如权利要求9所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述相位偏移关系表述为
11.如权利要求10所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述相位偏移关系表述为
12.如权利要求10所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述处理模块对于所述返回光转化的电信号转化得到延时相位信息，当所述延时相位按照之一函数关系获得的距离波动大于预设值时，所述处理模块按照所述至少两组转化关系的另一函数关系输出所述电信号转化的修正后的相位延时信号，再利用修正的相位延时信号获得计算的精度相关距离结果。
13.如权利要求3所述的获取距离信息的探测方法，其特征在于，所述处理模块对于所述精度相关的发射光和第二发射光返回光转化的电信号转化得到延时相位信息，对于两种不同频率发射光的返回光按照之一转化关系获得距离波动均进行判定，当所述距离波动大于预设值时，所述处理模块按照所述至少两组转化关系的另一转化关系输出所述电信号转化的修正后的相位延时信号，再利用修正的相位延时信号获得计算的精度相关距离结果。
14.一种使用权利要求1的探测方法进行探测的距离探测系统，其特征在于，包含光源模块，其可输出不同发射频率的发射光信号；接收模块，获取所述发射光经视场内被探测物发射返回的返回光信号，并转化为电信号；处理模块，依据所述接收模块获取的返回光信号转化的电信号获得被探测物的距离信号，所述处理模块包含有由所述电信号计算获得距离信号的至少两组转化关系，所述处理模块依据之一的转化关系获得被探测物的距离信息。
15.如权利要求14所述的距离探测系统，其特征在于，所述光源模块输出至少两组不同发射频率的发射光信号，至少一组所述发射光频率与所述探测系统的距离精度相关联。
16.如权利要求15所述的距离探测系统，其特征在于，所述发射光还包含小于所述距离精度确定的发射光频率的第二发射光。
17.如权利要求16所述的距离探测系统，其特征在于，所述处理单元依据所述第二发射光返回光信号与所述距离精度确定的发射光返回光信号输出最终目标距离信息。
18.如权利要求16所述的距离探测系统，其特征在于，所述距离精度确定的发射光和/或所述第二发射光对应的返回光对应的电信号，由所述处理模块依据之一的转化关系获得被探测物的距离信息。
19.如权利要求18所述的距离探测系统，其特征在于，所述发射光对应的返回光转化获得的电信号依据之一的转化关系获得的距离信息存在波动，当所述距离信息的波动超过预设值时，所述处理模块依据所述至少两组转化关系的另一转化关系输出所述电信号转化的距离信息。
20.如权利要求16所述的距离探测系统，其特征在于，所述处理模块对于所述精度相关的发射光和第二发射光返回光转化的电信号转化得到延时相位信息，对于两种不同频率发射光的返回光按照之一转化关系获得距离波动均进行判定，当所述距离波动大于预设值时，所述处理模块按照所述至少两组转化关系的另一转化关系输出所述电信号转化的修正后的相位延时信号，再利用修正的相位延时信号获得计算的精度相关距离结果。
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