CN117856917A - 激光调制和解调方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及激光调制技术领域，提供一种激光调制和解调方法、系统及存储介质。本申请通过激光发射设备对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号，并将调制激光信号发射至激光接收设备；激光接收设备将接收到混合光信号生成混合电信号；并对混合电信号进行解析与分离，得到第一频率波形及第二频率波形；激光接收设备检测第一频率波形及第二频率波形中是否存在与调制激光信号对应的频率波形。在本申请中，在激光发射设备对发光光源进行脉宽调制，获取目标发射频率的调制激光，在激光接收设备接收调制激光以及其他光源，通过傅里叶变换算法根据激光频率来准确接收调制激光。解决了激光接收设备接收激光信号时无法准确获取导致信号异常的情况。

Description

激光调制和解调方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及激光调制技术领域，尤其是涉及一种用于流水线上检测物品的激光调制和解调方法、系统及存储介质。

背景技术

现有激光类传感器大多通过对光强的调制来改变接收端接收到的信号的强弱，再根据接收端接收到的信号的强弱来设计接收电路，使接收到的信号以固定的振幅做有规律的震动，从震动频率来判定发出的激光的频率，以此来对信号进行处理。

现有方案虽然通过对光强的调制，避免了其他光源信号的干扰，但是，当其他光源信号同时射入时，所有光强会相互叠加，会导致接收端接收到的光信号出现不可控状态，由于同时叠加了其他光强的信号，因此在信号解析时会判定为没有接收到对应波形的信号，因此导致信号接收失败。同时，由于发射端的频率为恒定的，因此在同一设备上，如果使用多个激光传感器，有可能会带来其不同传感器的发射端之间互相干扰，比如传感器A收到了传感器B发出的激光，从而导致信号异常的情况出现。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种激光调制和解调方法、系统及存储介质，用于解决光信号的接收受自然光等其他光源信号和其他传感器的影响的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种激光调制和解调方法，所述方法包括：

激光发射设备根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号；

所述激光发射设备将所述调制激光信号发射至激光接收设备；

所述激光接收设备接收到混合光信号时，根据所述混合光信号生成混合电信号；

所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述混合电信号进行处理，得到混合叠加波形；

所述激光接收设备对所述混合叠加波形进行分离，得到第一频率波形及第二频率波形；

所述激光接收设备检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形。

在一个可选的实施方式中，所述激光发射设备根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号包括：

所述激光发射设备根据预设激光发射频率确定目标脉宽宽度及目标脉宽占空比；

所述激光发射设备根据所述目标脉宽宽度及所述目标脉宽占空比对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号。

在一个可选的实施方式中，所述激光接收设备检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形包括：

所述激光接收设备获取所述第一频率波形对应的第一脉冲宽度及第一脉冲占空比，及获取所述第二频率波形对应的第二脉冲宽度及第二脉冲占空比；

所述激光接收设备对所述第二脉冲宽度与所述目标脉宽宽度进行比较，同时对所述第二脉冲占空比与所述目标脉宽占空比进行比较，当所述第二脉冲宽度与所述目标脉宽宽度一致，且所述第二脉冲占空比与所述目标脉宽占空比一致时，则检测到所述第二频率波形为与所述调制激光信号对应的频率波形。

在一个可选的实施方式中，所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述混合电信号进行处理，得到混合叠加波形包括：

所述激光接收设备获取所述混合电信号在时域中的第一信号长度；

所述激光接收设备将所述第一信号长度零填充到第二信号长度，得到目标混合电信号，其中，所述第二信号长度为距离所述第一信号长度最近的、大于且等于所述第一信号长度的2的幂次方；

所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述目标混合电信号进行处理，得到混合叠加波形。

在一个可选的实施方式中，所述激光接收设备基于所述第一脉冲宽度、所述第一脉冲占空比、所述第二脉冲宽度、所述第二脉冲占空比、所述目标脉宽宽度及所述目标脉宽占空比检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形包括：

所述激光接收设备对所述第一脉冲宽度与所述目标脉宽宽度进行比较，同时对所述第一脉冲占空比与所述目标脉宽占空比进行比较，当所述第一脉冲宽度与所述目标脉宽宽度一致，且所述第一脉冲占空比与所述目标脉宽占空比一致时，则检测到所述第一频率波形为与所述调制激光信号对应的频率波形；

所述激光接收设备对所述第二脉冲宽度与所述目标脉宽宽度进行比较，同时对所述第二脉冲占空比与所述目标脉宽占空比进行比较，当所述第二脉冲宽度与所述目标脉宽宽度一致，且所述第二脉冲占空比与所述目标脉宽占空比一致时，则检测到所述第二频率波形为与所述调制激光信号对应的频率波形。

在一个可选的实施方式中，所述方法还包括：

当所述激光接收设备检测到所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间不存在物体遮挡的结果；

当所述激光接收设备没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间存在物体遮挡的结果。

在一个可选的实施方式中，所述方法还包括：

当所述激光接收设备没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，所述激光接收设备向所述激光发射设备发射重发指令，以使得所述激光发射设备重新发射所述调制激光信号。

第二方面，本申请提了供一种激光调制和解调系统，所述系统包括：

激光发射设备，用于根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号；

所述激光发射设备，用于将所述调制激光信号发射至激光接收设备；

所述激光接收设备，还用于接收到混合光信号时，根据所述混合光信号生成混合电信号；

所述激光接收设备，还用于采用傅里叶变换算法对所述混合电信号进行处理，得到混合叠加波形；

所述激光接收设备，还用于对所述混合叠加波形进行分离，得到第一频率波形及第二频率波形；

所述激光接收设备，还用于检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形。

在一个可选的实施方式中，所述激光接收设备，还用于：

当检测到所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间不存在物体遮挡的结果；

当没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间存在物体遮挡的结果。

第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的激光调制和解调方法的步骤。

本申请中，通过在激光发射设备使用脉宽变频的方法对发光光源进行调制，获取目标发射频率的调制激光信号并向激光接收设备进行发射，在激光接收设备接收调制脉宽信号以及其他光源，通过快速傅里叶变换方法根据激光频率来判断是否接收到了调制激光信号。解决了激光接收设备接收激光信号时无法准确获取导致信号异常的情况。

附图说明

图1是现有技术中的激光调制电路的示意图；

图2是本申请实施例示出的一种激光调制和解调系统的架构图；

图3是本申请实施例示出的一种激光调制和解调方法的流程图；

图4是本申请实施例示出的一种激光设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，本申请中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个所列出项目的任何或所有可能组合。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

早期的激光类传感器并未调制光源，当有障碍物阻挡出射激光的光路时，接收端接收不到激光信号，便会判定中间有遮挡，依此来检测有无物品。但是这种方案弊端非常严重，容易受到环境光以及设备上其他传感器发出的光的干扰，从而出现误判。现有激光类传感器大多为通过对光强的调制来改变接收端接收到的信号的强弱，再根据接收端接收到的信号的强弱来设计接收电路，使接收端接收到的信号以固定的振幅做有规律的震动，从震动频率来判定发出的激光的频率，以此来对信号进行处理。

如图1所示，为现有技术中的用于对出射光源进行调整的激光调制电路，出射时激光的功率呈现有规律的变化，从而使出射激光的强度产生规律性的变化。接收端不是根据是否接收到激光信号来进行判定，而是通过电路将接收到的光强转化为电信号，由于光强呈现有规律的波动，因此转化出的电信号也会出现有规律的波动，通过对一段时间光强信号的变化进行捕捉，由此转化为规律性变化的电信号，再对电信号的周期进行分析，判断接收到的光信号是否为对应的发射端发出的信号，以此来对发射端的信号进行判定，排除其他如自然光，相机光源，其他传感器发出的光源等光信号的干扰。

现有方案虽然通过对光的调制，避免了其他光源的干扰，但是，当其他光源同时射入时，光强相叠加，会导致接收到的光信号出现不可控状态。即使接收到对应发射端发射的信号，由于同时叠加了其他光强的信号，在信号解析时会判定为没有收到对应波形的信号，因此导致触发失败。同时，由于发射端的频率为恒定的，因此在同一设备上，如果使用多个激光传感器，有可能会带来其不同传感器的发射端之间互相干扰，比如传感器A收到了传感器B发出的激光，从而导致信号异常的情况出现。

为解决上述存在的技术问题，本申请实施例提供了一种激光调制和解调方法，使得对光信号的接收可以不受其他传感器和自然光等因素的影响。

参阅图2所示，为本申请实施例示出的一种激光调制和解调系统的架构图。

激光调制和解调系统2包括：激光发射设备20和激光接收设备22。激光发射设备20和激光接收设备22可以为一体化设备，也可以为两个独立的设备。激光发射设备20和激光接收设备22是光学通信系统中的两个关键组件，分别用于发送和接收激光信号，实现光通信。

本申请实施例中的激光调制和解调系统2可以应用于流水线上的物品检测，通过判断激光接收设备能否接收到激光发射设备所发射的调制激光信号，来检测激光发射设备20和激光接收设备22之间是否有物品。在工业化场景中，激光发射设备20和激光接收设备22分别设置于流水线的两端，当激光接收设备22不能接收到激光发射设备20所发射的调制激光信号时，则判定流水线上存在物品，流水线处于工作状态。当激光接收设备22能接收到激光发射设备20所发射的调制激光信号时，则判定流水线上不存在物体，流水线处于闲置状态。通过判断激光接收设备能否接收到激光发射设备所发射的调制激光信号来判断流水线的工作情况，减少了人工成本，并可以同时获取多条流水线的不同工作状态，提高了流水线的智能化水平与生成效率。

本申请实施例通过对激光进行调制和解调，首先采用脉冲宽度调制变频的方法来对激光发射设备进行调制，使得激光发射设备的频率根据一定的规律进行变化，此时不同的激光发射设备由于频率并不相同，因此不会存在互相干扰的问题，同时，在对激光信号进行解析时，使用傅立叶变换对收到的光信号进行时域到频域的转换，分解为多个不同频率的波形的叠加，将激光发射设备的信号与其他干扰信号进行分离，从而保证对激光发射设备发出的激光信号的准确检测。

参阅图3所示，为本申请实施例示出的一种激光调制和解调方法的流程图，所述激光调制和解调方法具体包括以下步骤。

S31，激光发射设备根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号。

激光发射设备是激光通信系统中的激光发射部分，负责产生和发射激光信号。在激光发射设备中，通过对发光光源进行脉宽调频产生调制激光信号。发光光源是一种激光二极管，激光二极管是一种将电流转换为激光的半导体器件。在激光二极管的安全电流范围内，输入电流到激光二极管中，激光二极管中会根据电流生成载流子，这些载流子通过激发原子而发射光子，从而产生激光。

调制激光信号是指在激光发射设备对发光光源进行脉宽调频之后，生成的一定频率的激光信号。在激光发射设备中，根据要获取的调制激光信号的频率，设置对应的脉宽调频参数，通过对应的脉宽调频参数对发光光源中的激光脉冲信号进行脉宽调频，调节激光脉冲信号宽度以及激光脉冲信号占空比在激光二极管中生成目标激光频率的调制激光信号。

在激光发射设备中，通过脉宽调频可以对激光二极管进行高度精确的调制，准确生成所需激光频率的激光信号。通过脉宽调频，可以实现在一定的频率范围对发光光源进行脉冲信号宽度和脉冲信号占空比调节，获取到不同频率的调制激光信号，从几Hz到几千Hz，使激光发射设备产生的调制激光信号拥有丰富的频率可调空间，使激光发射设备能适应多种频率要求的使用场景。

在一个可选的实施方式中，所述激光发射设备根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号包括：

所述激光发射设备根据预设激光发射频率确定目标脉宽宽度及目标脉宽占空比；

所述激光发射设备根据所述目标脉宽宽度及所述目标脉宽占空比对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号。

预设激光发射频率，是指在激光系统中，设置的用于控制激光发射设备产生的激光的频率。在激光发射设备，根据目标脉宽宽度及目标脉宽占空比对发光光源进行调制，可产生预设激光发射频率的调制激光信号。

在本申请中，脉宽调频用于调节发光光源中的激光脉冲信号宽度与占空比，从而产生一定频率的激光。激光脉冲信号宽度是指脉冲信号中高电平（脉冲有效部分）的持续时间，缩短脉冲宽度会增加激光频率，延长脉冲宽度则会降低激光频率。激光脉冲信号占空比是指脉冲信号的高电平时间与一个周期内的总时间之比。增加脉冲占空比将减小激光频率，减小脉冲占空比将增加激光频率。

在本申请中，通过对激光光源的脉冲信号宽度与脉冲信号占空比进行共同调节影响激光的频率。对于获取特定的激光频率，有三种脉宽调频方法进行调节：其一是设置较短脉冲宽度，高占空比；其二是较长脉冲宽度，低占空比；其三是中等脉冲宽度，中等占空比。示例性的，假设要获取到100Hz的激光信号，通过三种脉宽调频方式实现，其一脉冲宽度1毫米，占空比50%，通过短脉冲宽度，高占空比实现；其二脉冲宽度10毫米，占空比10%，通过较长脉冲宽度，低占空比方式实现；其三脉冲宽度5毫米，占空比30%，通过中等脉冲宽度，中等占空比方式实现。

在激光发射设备中，通过脉宽调频可以获取到稳定的特定频率的激光，增强了整个激光系统的抗干扰能力。同时通过脉宽调制获取不同频率的激光，可以满足多种频率要求的不同场景需求。

S32，所述激光发射设备将所述调制激光信号发射至激光接收设备。

激光接收设备是激光通信系统的激光接收部分，用于接收激光信号。主要通过光敏二极管接收激光信号，所接收到的激光信号可以包括调制激光信号与其他光源信号。其中光敏二极管也是一种半导体器件，当光敏二极管接收到光信号时，可以获取光信号中的光子能量，再通过内部的光电效应将光子能量转化为电子能量，实现将光信号转化为电信号。

在激光发射设备中，通过对发光光源进行脉宽调频之后，获取到预设激光发射频率的调制激光信号，通过激光发射设备的激光发射部分，将调制激光信号通过光信号的形式，向激光接收设备进行发射。

在发射过程之中，调制激光信号通过空气介质进行直线传输，周围的环境因素会对调制激光信号造成一定的影响。如调制激光信号被大气吸收、散射或其他影响。

S33，所述激光接收设备接收到混合光信号时，根据所述混合光信号生成混合电信号。

所述混合光信号，是指在激光接收设备所接收的多种外界不同激光信号混合而成的一种光信号。混合光信号可以包括调频制激光信号以及其他激光信号。

通过激光接收设备中的光敏二极管接收调制激光信号与其他光源信号结合生成的混合光信号，并基于光敏二极管中的光电效应将混合光信号转化为混合电信号。在由混合光信号转化为混合电信号的过程中，不涉及到信号频率的改变，转化为电信号输出的电流强弱与光信号的强度成正比。而且光敏二极管的响应速度快，对光电转换的效率高，使整个转化过程是一个即时过程，可以实现对光信号的高频响应以及可以接收多种频率与波长的光信号，确保在激光接收设备可以准确的接收到激光发射设备所发射的调制激光信号。

S34，所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述混合电信号进行处理，得到混合叠加波形。

在激光接收设备中，在接收到混合电信号后，会对混合电信号进行解析，解析混和电信号中个信号的脉冲宽度、脉冲占空比以及频率，得到电信号中不同光信号所对应的波形，最终得到混合叠加波形。

所述激光接收设备可以采用傅里叶变换算法，例如，所述傅里叶变换算法（FastFourier Transform，FFT），将所述混合电信号从时域转换到频域。快速傅里叶变换算法是一种用于处理信号和频谱分析的算法，可以将一个时域（时间域）中的信号转化为频域（频率域），从而展示信号中各种频率成分的强度和相位。在时域中，横轴为时间，纵轴为电信号振幅。在频域中，横轴表示频率，单位为Hz，纵轴表示振幅。其中振幅表示强度，与频率无关。

激光接收设备对混合电信号进行快速傅里叶变换算法时，首先会对混合电信号进行采样，获取混合电信号的离散数据，再对离散数据进行预处理，例如去除直流分量或进行信号的补零处理，使用快速傅里叶变换算法处理预处理后的数据。对于混合电信号，快速傅里叶变换算法将会显示信号中各个频率成分的振幅和相位信息。通过快速傅里叶变换算法得到的结果，可获取到混合电信号对应的混合叠加波形。

示例性的，假设激光接收设备接收到了包含5Hz、10Hz以及15Hz三个频率的混合光信号，通过激光接收设备的光敏二极管将混合光信号转化为混合电信号，转变后的混合电信号由频率分别为5Hz、10Hz和15Hz的三个正弦波组成，振幅分别为3、5和2。将混合电信号从时域转化为频域，可获得混合电信号的频谱图。在频谱图中，会出现三个峰值，每个峰值分别对应横轴的混合电信号中的三个频率值，即5Hz、10Hz 以及15Hz，并且它们的峰值高度分别对应于各自的振幅。由三个不同频率的频谱图得到混合叠加波形。

在一个可选的实施方式中，所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述混合电信号进行处理，得到混合叠加波形包括：

所述激光接收设备获取所述混合电信号在时域中的第一信号长度；

所述激光接收设备将所述第一信号长度零填充到第二信号长度，得到目标混合电信号，其中，所述第二信号长度为距离所述第一信号长度最近的、大于且等于所述第一信号长度的2的幂次方；

所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述目标混合电信号进行处理，得到混合叠加波形。

零填充的目的是通过增加时域信号的长度，提高FFT结果的频域分辨率。零填充并不改变原始时域信号的频谱内容，只是提供了更多的插值点，使得频谱图更加平滑，分辨率更高。

因为FFT算法对长度为2的幂次方的输入效率较高，因此在计算FFT之前将时域信号的长度增加到一个较大的2的幂次方。例如，如果第一信号长度是N，可以选择将其零填充至2^M，其中M是满足2^M>= N的最小整数。

FFT算法在处理2的幂次方长度的信号时通常更为高效，同时也提高了频域分辨率。

S35，所述激光接收设备对所述混合叠加波形进行分离，得到第一频率波形及第二频率波形。

所述第一频率波形，是指调制激光信号转化为电信号后所对应的频率波形，第二频率波形是其他光源信号转化为电信号后所对应的频率波形。

激光接收设备对于混合叠加波形可以进行滤波处理。滤波处理指通过激光接收设备中的滤波器来选择所需要的频率范围内的成分。例如，当获取到的频谱图中，混合叠加波形由三个正弦波组成，其中调制激光信号的频率值是10Hz，两个其他光源信号的频率分别为5Hz、10Hz。其中在5Hz、10Hz和15Hz区域振幅分别为3、5和2，可以根据滤波处理，分离出其中的10Hz的波形，即设置滤波获取范围为8到12Hz，即可获取到10Hz对应的频率波形。

在频域中根据频率对混合叠加波形进行分离，可以准确获取到目标频率下的目标波形，从而根据波形判断是否接收到所需要的调制激光信号；在激光接收设备中，通过快速傅里叶算法与滤波操作，可以通过频率来判断激光类型，在整个流水线上工作时，激光频率识别有助于管理不同激光源的频率，避免干扰和碰撞，保障了激光接收的稳定性与唯一性，避免出现激光接收错误的问题。

S36，所述激光接收设备检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形。

在激光接收设备中，获取到第一频率波形与第二频率波形后，对第一波形频率与第二波形频率进行检测，以判断是否存在与调制激光信号相对应的频率波形。

在一个可选的实施方式中，所述激光接收设备检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形包括：

所述激光接收设备获取所述第一频率波形对应的第一脉冲宽度及第一脉冲占空比，及获取所述第二频率波形对应的第二脉冲宽度及第二脉冲占空比；

所述激光接收设备基于所述第一脉冲宽度、所述第一脉冲占空比、所述第二脉冲宽度、所述第二脉冲占空比、所述目标脉宽宽度及所述目标脉宽占空比检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形。

所述第一脉冲宽度是指在频谱图中第一频率波形所对应的频率值，所述第一脉冲占空比是指第一脉冲宽度的波形占空比；所述第二脉冲宽度是指在频谱图中第二频率波形所对应的频率值，所述第二脉冲占空比是指第二脉冲宽度的波形占空比。

在激光接收设备中，获取到分离的第一频率波形以及第二频率波形后，会获取第一频率波形所对应的脉冲频率与占空比，及第二频率波形所对应的脉冲频率与占空比，并将它们与调制激光信号所对应的脉冲频率与占空比进行比较，从而根据比较得到的结果判断是否存在与调制激光信号所对应的频率波形。

在一个可选的实施方式中，所述激光接收设备基于所述第一脉冲宽度、所述第一脉冲占空比、所述第二脉冲宽度、所述第二脉冲占空比、所述目标脉宽宽度及所述目标脉宽占空比检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形包括：

所述激光接收设备对所述第一脉冲宽度与所述目标脉宽宽度进行比较，同时对所述第一脉冲占空比与所述目标脉宽占空比进行比较，当所述第一脉冲宽度与所述目标脉宽宽度一致，且所述第一脉冲占空比与所述目标脉宽占空比一致时，则检测到所述第一频率波形为与所述调制激光信号对应的频率波形；

所述激光接收设备对所述第二脉冲宽度与所述目标脉宽宽度进行比较，同时对所述第二脉冲占空比与所述目标脉宽占空比进行比较，当所述第二脉冲宽度与所述目标脉宽宽度一致，且所述第二脉冲占空比与所述目标脉宽占空比一致时，则检测到所述第二频率波形为与所述调制激光信号对应的频率波形。

在激光发射设备中，根据预设目标发射频率对发射光源进行脉宽调制得到调制激光信号，其中调制激光信号有着对应的脉冲宽度与脉冲占空比。

例如，假设激光发射设备所发射的调制激光信号频率为100Hz，即周期为1秒，对应的脉冲宽度为10毫秒，占空比为0.01，激光接收设备接收到的第一频率波形对应的第一脉冲宽度为10毫秒，第一脉冲占空比为0.01，第二频率波形对应的第二脉冲宽度为5毫秒，第二脉冲占空比为0.05，由于第一脉冲宽度与调制激光信号的脉冲宽度相同，第一脉冲占空比与调制激光信号的脉冲占空比相同，则可判断第一频率波形为与调制激光信号所对应的波形。

又例如，假设激光发射设备所发射的调制激光信号频率为100Hz，即周期为1秒，对应的脉冲宽度为10毫秒，占空比为0.01，激光接收设备接收到的第一频率波形对应的第一脉冲宽度为20毫秒，第一脉冲占空比为0.01，第二频率波形对应的第二脉冲宽度为10毫秒，第二脉冲占空比为0.01，由于第二脉冲宽度与调制激光信号的脉冲宽度相同，第二脉冲占空比与调制激光信号的脉冲占空比相同，则可判断第二频率波形为与调制激光信号所对应的波形。

在一个可选的实施方式中，所述方法还包括：

当所述激光接收设备检测到所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间不存在物体遮挡的结果；

当所述激光接收设备没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间存在物体遮挡的结果。

激光接收设备检测到第一频率波形及第二频率波形中存在与调制激光信号相对应的频率波形时，表明激光接收设备成功接收到激光发射设备所发射的调制激光信号，则会向系统输出激光接收设备与所述激光发射设备之间不存在物体的通知。激光接收设备检测到第一频率波形及第二频率波形中不存在与调制激光信号相对应的频率波形时，表明激光接收设备未接收到激光发射设备所发射的调制激光信号，则会向系统输出激光接收设备与激光发射设备之间存在物体。

在一个可选的实施方式中，所述方法还包括：

当所述激光接收设备没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，所述激光接收设备向所述激光发射设备发射重发指令，以使得所述激光发射设备重新发射所述调制激光信号。

当所述激光接收设备没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，即所述激光接收设备与所述激光发射设备之间存在物体遮挡时，通过激光接收设备向激光发射设备发送重发指令。其中重发指令是让激光发射设备重新发射之前的调制激光信号的指令信息。激光发射设备接收到重发指令后，重新发射调制激光信号。

根据对激光接收设备对调制激光信号的接收结果，从而判断激光发射设备与激光接收设备是否存在物体遮挡，存在物体遮挡时，控制激光发射设备重新发射激光信号，可以持续监测激光信号传输路径上的遮挡情况，并在需要时触发重发指令，以确保稳定的激光通信链接。

本申请通过激光发射设备根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号；所述激光发射设备将所述调制激光信号发射至激光接收设备；所述激光接收设备接收到混合光信号时，根据所述混合光信号生成混合电信号；所述激光接收设备对所述混合电信号进行解析，得到混合叠加波形；所述激光接收设备对所述混合叠加波形进行分离，得到第一频率波形及第二频率波形；所述激光接收设备检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形。在本申请中，在激光发射设备使用脉宽变频的方法对发光光源进行调制，获取目标发射频率的调制激光信号并向激光接收设备进行发射，在激光接收设备接收调制脉宽信号以及其他光源，通过快速傅里叶变换方法根据激光频率来判断是否接收到了调制激光信号。解决了激光接收设备接收激光信号时无法准确获取导致信号异常的情况。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现激光调制和解调方法的全部或者部分步骤。

参阅图4所示，为本申请实施例示出的激光设备4的结构示意图。在本申请较佳实施例中，所述激光设备4即可以时激光发射设备，也可以是激光接收设备。所述的激光设备是激光发射设备和激光接收设备形成的一体化设备。在本申请较佳实施例中，所述激光设备4包括存储器41、至少一个处理器42、至少一条通信总线43。

本领域技术人员应该了解，图4示出的激光设备的结构并不构成本申请实施例的限定，既可以是总线型结构，也可以是星形结构，所述激光设备4还可以包括比图示更多或更少的其他硬件或者不同的部件布置。

在一些实施例中，所述激光设备4是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路、可编程门阵列、数字处理器及嵌入式设备等。所述激光设备4还可包括客户设备，所述客户设备包括但不限于任何一种可与客户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互的电子产品，例如，个人计算机、平板电脑、智能手机、数码相机等。

在一些实施例中，所述存储器41中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器42执行时实现所述的激光调制和解调方法中的全部或者部分步骤。所述存储器41包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM）、可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM）、一次可编程只读存储器（One-time Programmable Read-Ony Memory，OTPROM）、电子擦除式可复写只读存储器（Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）、只读光盘（Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM）或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。进一步地，所述计算机可读存储介质主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等。

在一些实施例中，所述至少一个处理器42是所述激光设备4的控制核心（ControlUnit），利用各种接口和线路连接整个激光设备4的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器41内的程序或者模块，以及调用存储在所述存储器41内的数据，以执行激光设备4的各种功能和处理数据。例如，所述至少一个处理器42执行所述存储器中存储的计算机程序时实现本申请实施例中所述的激光调制和解调方法的全部或者部分步骤；或者实现激光调制和解调方法的全部或者部分功能。所述至少一个处理器42可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。

在一些实施例中，所述至少一条通信总线43被设置为实现所述存储器41以及所述至少一个处理器42等之间的连接通信。尽管未示出，所述激光设备4还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选的，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器42逻辑相连，从而通过电源管理装置实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述激光设备4还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。

上述以软件功能模块的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台处理器（processor）执行本申请各个实施例所述方法的部分。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光调制和解调方法，其特征在于，所述方法包括：

激光发射设备根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号；

所述激光发射设备将所述调制激光信号发射至激光接收设备；

所述激光接收设备接收到混合光信号时，根据所述混合光信号生成混合电信号；

所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述混合电信号进行处理，得到混合叠加波形；

所述激光接收设备对所述混合叠加波形进行分离，得到第一频率波形及第二频率波形；

所述激光接收设备检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形。

2.根据权利要求1所述的激光调制和解调方法，其特征在于，所述激光发射设备根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号包括：

所述激光发射设备根据预设激光发射频率确定目标脉宽宽度及目标脉宽占空比；

所述激光发射设备根据所述目标脉宽宽度及所述目标脉宽占空比对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号。

3.根据权利要求2所述的激光调制和解调方法，其特征在于，所述激光接收设备检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形包括：

所述激光接收设备获取所述第一频率波形对应的第一脉冲宽度及第一脉冲占空比，及获取所述第二频率波形对应的第二脉冲宽度及第二脉冲占空比；

所述激光接收设备基于所述第一脉冲宽度、所述第一脉冲占空比、所述第二脉冲宽度、所述第二脉冲占空比、所述目标脉宽宽度及所述目标脉宽占空比检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形。

4.根据权利要求3所述的激光调制和解调方法，其特征在于，所述激光接收设备基于所述第一脉冲宽度、所述第一脉冲占空比、所述第二脉冲宽度、所述第二脉冲占空比、所述目标脉宽宽度及所述目标脉宽占空比检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形包括：

所述激光接收设备对所述第一脉冲宽度与所述目标脉宽宽度进行比较，同时对所述第一脉冲占空比与所述目标脉宽占空比进行比较，当所述第一脉冲宽度与所述目标脉宽宽度一致，且所述第一脉冲占空比与所述目标脉宽占空比一致时，则检测到所述第一频率波形为与所述调制激光信号对应的频率波形；

所述激光接收设备对所述第二脉冲宽度与所述目标脉宽宽度进行比较，同时对所述第二脉冲占空比与所述目标脉宽占空比进行比较，当所述第二脉冲宽度与所述目标脉宽宽度一致，且所述第二脉冲占空比与所述目标脉宽占空比一致时，则检测到所述第二频率波形为与所述调制激光信号对应的频率波形。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的激光调制和解调方法，其特征在于，所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述混合电信号进行处理，得到混合叠加波形包括：

所述激光接收设备获取所述混合电信号在时域中的第一信号长度；

所述激光接收设备将所述第一信号长度零填充到第二信号长度，得到目标混合电信号，其中，所述第二信号长度为距离所述第一信号长度最近的、大于且等于所述第一信号长度的2的幂次方；

所述激光接收设备采用傅里叶变换算法对所述目标混合电信号进行处理，得到混合叠加波形。

6.根据权利要求5所述的激光调制和解调方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述激光接收设备检测到所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间不存在物体遮挡的结果；

当所述激光接收设备没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间存在物体遮挡的结果。

7.根据权利要求6所述的激光调制和解调方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述激光接收设备没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，所述激光接收设备向所述激光发射设备发射重发指令，以使得所述激光发射设备重新发射所述调制激光信号。

8.一种激光调制和解调系统，其特征在于，所述激光调制和解调系统包括：

激光发射设备，用于根据预设激光发射频率对发射光源进行脉宽调制，得到调制激光信号；

所述激光发射设备，用于将所述调制激光信号发射至激光接收设备；

所述激光接收设备，还用于接收到混合光信号时，根据所述混合光信号生成混合电信号；

所述激光接收设备，还用于采用傅里叶变换算法对所述混合电信号进行处理，得到混合叠加波形；

所述激光接收设备，还用于对所述混合叠加波形进行分离，得到第一频率波形及第二频率波形；

所述激光接收设备，还用于检测所述第一频率波形及所述第二频率波形中是否存在与所述调制激光信号对应的频率波形。

9.根据权利要求8所述的激光调制和解调系统，其特征在于，所述激光接收设备，还用于：

当检测到所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间不存在物体遮挡的结果；

当没有检测到所述所述第一频率波形及所述第二频率波形中存在与所述调制激光信号对应的频率波形时，输出所述激光接收设备与所述激光发射设备之间存在物体遮挡的结果。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的激光调制和解调方法的步骤。