DE69706653T2

DE69706653T2 - Elektronisches entfernungsmessgerät

Info

Publication number: DE69706653T2
Application number: DE69706653T
Authority: DE
Inventors: K.-G. Andersson; A. Ericsson; P. Hertzman
Original assignee: Spectra Precision AB
Current assignee: Trimble AB
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2017-03-08
Also published as: US6115112A; JP2000506971A; EP0885399A1; DE69706653D1; EP0885399B1; SE9600897D0; JP3839851B2; WO1997033182A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abstandsmessvorrichtung von der Art, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannt ist.

STAND DER TECHNIK

Seite langer Zeit gibt es im allgemeinen zwei Arten von Abstandsmessvorrichtung auf dem Markt, welche arbeiten in dem Lichtpulse über die Atmosphäre gesendet und empfangen werden, entlang des gleichen Pfades zu einem entfernten Ziel, und der Abstand zum Ziel auf der Grundlage der Differenz zwischen externen empfangenen Lichtpulsen, welche zum Ziel gesendet und von ihm reflektiert werden, und internen Lichtpulsen, welche über einen internen Pfad im Instrument laufen, berechnet wird. Bei der ersten Art wird die Phasendifferenz zwischen den internen und externen alternierenden Signalen mit im wesentlichen der gleichen Pulslänge wie dem Pulsabstand untersucht. Bei der anderen Art wird die Zeit zwischen der Übertragung eines kurzen Lichtpulses und dessen Empfang gemessen. Die Erfindung bezieht sich auf die letztere Art von Abstandsmessvorrichtung.

BESCHREIBUNG VON VERWANDTER TECHNOLOGIE

Normalerweise hat diese Art von Abstandsmesser einen Komparator im Messkanal, welcher eine Ausbreitungszeitmessung zwischen den gesendeten und empfangenen Signalpulsen durchführt. Ein solcher ist zum Beispiel in EP-A-475 326 beschrieben. Der Auslösepunkt und die Verzögerung in einem Komparator hängen immer teilweise von der Eingangsamplitude des empfangenen Signalpulses ab, da der Puls keine quadratische Form hat, sondern eine nicht zu vernachlässigende Anstiegszeit. Ein solcher Fehler sollte ausgeschlossen werden.
Wenn ein von dem Ziel kommender Puls in einem Komparator erfasst wird, muss das Signalrauschverhältnis für jeden Puls ausreichend hoch sein, um eine falsche Auslösung durch reines Rauschen auszuschließen. Diese Bedingung bestimmt die Reichweite des Instruments. Wenn die verwendete Lichtquelle ein Laser oder eine Leuchtdiode ist, dann darf sie nicht zu viel Leistung haben bzw. Strahlung von zu großer Leistung pro Zeiteinheit abgeben, in Übereinstimmung mit den Sicherheitsklassifikationen für Laser-Instrumente.
Unterschiedliche Techniken sind verwendet worden, um eine genaue Ausbreitungszeitmessung durchzuführen. Ein gewöhnliches Verfahren besteht darin, eine grobe Bestimmung vorzunehmen, indem Taktpulse aus einem Hochfrequenz-Taktgeber gezählt werden. Mit vernünftigen Taktgeberfrequenzen ist die Auflösung jedoch nicht ausreichend, weshalb die Bestimmung durch ein Interpolationsverfahren ergänzt wird. Eine solche Abstandsmessvorrichtung wird in US-A-4,620,700 beschrieben. Diese Art von Abstandsmessvorrichtung leidet unter Nichtlinearitäten bei der Positionsbestimmung.
WO-A-87/01452 beschreibt die Erfassung von Anomalien in einer optischen Faser. Da das Signal in der Faser eingeschlossen ist, ist der Signalverlust viel geringer als im offenen Raum. Daher besteht keine Notwendigkeit Signale mit sehr kleinem Signalrauschverhältnis zu messen. Es könnte viele Anomalien in einer optischen Faser geben, und jede von ihnen erzeugt eine Reflektion zurück zum Abschlußende, von wo ein optischer Puls gesendet wird, um seinen Weg entlang der Faser zu nehmen. Erstens wird der gesamte Ausbreitungspfad eine große Anzahl von Malen untersucht, um alle reflektierten Pulse einzufangen. Zweitens wird bestimmt, welche Abtastintervalle (mit einer groben Abtastfrequenz) Pulse enthalten. Abtastfenster werden um die Intervalle gelegt, welche reflektierte Pulse enthalten. Ein Fenster könnte verschoben werden, so dass ein Puls innerhalb des Fensters liegt. Dann werden die reflektierten Pulse innerhalb von Fenstern mit einer hohen Abtastrate abgetastet. Es ist die Abtastung "auf gewöhnliche Weise" von ein und demselben Puls, welches das wichtige Merkmal ist, da dann die Messung genauso wie im Stand der Technik sein könnte für diese Entgegenhaltung, wo der gesamte Messpfad mit einer Abtastung hoher Rate behandelt wurde. Somit wird eine große Zahl von Lichtpulsen bereitgestellt, um den groben Abstand unter Verwendung einer niedrigen Abtastrate zu finden, und die Pulse innerhalb von jedem Zeitfenster, das einen Puls hat, werden "auf die gewöhnliche Art" abgetastet.
SE-A-9100264-2 beschreibt eine Abstandsmessvorrichtung, welche Abstände durch die Atmosphäre misst. Das Problem besteht darin, einen Laserabstandsmesser zu schaffen, welcher ungefährlich ist für die Augen von Menschen in der Umgebung des Abstandsmessers. Die Lösung dieses Problems ist die Übertragung einer großen Zahl von Lichtpulsen in Richtung des Ziels, und die Verarbeitung der Ergebnisse dieser Messungen, indem zum Beispiel der Mittelwert dieser Messungen gebildet wird. Dies bedeutet, dass das gesamte Signal während der eingestellten Messperiode für jeden Messpuls gespeichert werden muss. Ein Thema ist, wie man die Pulsposition findet, um in der Lage zu sein, eine wiederholte Anzahl von Abtastungen vorzunehmen, wenn das Signalrauschverhältnis niedrig ist. Dieses Problem wird nicht angesprochen. Das andere Thema ist, dass um in der Lage zu sein, die Pulsposition (und Form) mit vernünftiger Auflösung zu bestimmen, es notwendig ist bei einer sehr hohen Abtastrate abzutasten. Eine typische Pulslänge aus einer Laserdiode ist in der Größenordnung von 10 ns, was eine Abtastrate von Hunderten von MHz für eine Positionsbestimmung hoher Genauigkeit impliziert. Es wird kein Verfahren vorgeschlagen, um dies zu implementieren.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Abstandsmessinstruments von der Art, bei dem die Ausbreitungszeit gemessen wird, welches die Ausbreitungszeit für einen Lichtpuls zu und von einem Ziel auf genaue und zuverlässige Art und Weise misst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, die Erzeugung eines Abstandsmessinstruments, welches angepasst ist an die Sicherheitsbestimmungen für Laser-Instrumente betreffend die Strahlung pro Zeiteinheit, welches aber rasche und gleichzeitig genaue Abstandsschätzungen für eine große Reichweite gibt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Erzeugung eines Abstandsmessinstruments der Art, bei dem die Ausbreitungszeit gemessen wird, ohne einen Komparator in den Messkanälen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Abstandsmessinstruments der Art, bei dem die Ausbreitungszeit gemessen wird, ohne Nichtlinearitäten in der Positionsbestimmung des Ziels.
Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines Abstandsmessinstruments der Art, bei dem die Ausbreitungszeit gemessen wird, mit einer guten Auflösung, welches mit einer vergleichsweise schwachen Lichtquelle arbeiten kann. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines Abstandsinstruments, welches eine große Reichweite mit hoher Genauigkeit kombiniert.
Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung einer Abstandsmessvorrichtung, welche die direkte Reflektion aus einem Ziel ohne Prisma oder zu einem Prisma messen kann, und welches in der Lage ist, mit sichtbaren Lasern oder IR-Lasern zu messen.
Die meisten der oben erwähnten Aufgaben werden mit einer Abstandsmessvorrichtung erfüllt, welche die in Anspruch 1 beschriebenen Kennzeichen hat. Weitere Kennzeichen und Weiterentwicklungen der Erfindung gehen aus den übrigen Ansprüchen hervor.
Nach der in den Ansprüchen 1 und 13 definierten Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Abständen durch die Atmosphäre mittels von Ausbreitungszeitmessung geschaffen, wobei das Messlichtsignal zu einem Ziel gesendet wird, und das von dem Ziel reflektierte Messlichtsignal empfangen wird, und wobei die Abstandsmessung eine Grobmessprozedur und eine Feinmessprozedur umfasst. Die Messung während der Grobmessprozedur findet statt mit einem oder einigen wenigen Messlichtpulsen, um eine Zeitposition für den reflektierten Puls vom Ziel zu finden, und die Messung während der Feinmessprozedur findet mit mehreren Messlichtpulsen statt, bedeutend mehr als während der Grobmessprozedur, wobei die Überlagerung der reflektierten Pulse um die Zeitposition herum durchgeführt wird, welche während der Grobmessprozedur erhalten wurde. Vorzugsweise haben Messlichtpulse während der Grobmessprozedur eine höhere Lichtintensität als die Messlichtpulse während der Feinmessprozedur.
Nach der Grobmessung wird eine Messzeitperiode für die Feinbestimmung vorzugsweise so eingestellt, dass die empfangenen Pulse vollständig innerhalb einer der Messzeitintervalle landen, welche das Messzeitgebiet bilden. Die Grobmesspulse können eine relativ hohe Lichtintensität haben, da sie allein sind (oder nur einige wenige sind) in einer relativ langen Zeitperiode. In dem System nach der Erfindung kann der Mittelwert von vielen Signalen innerhalb eines Messzeitgebiets mit Pulsen berechnet werden, um eine Feinbestimmung des Abstands durchzuführen. Auf diese Art und Weise kann jeder gesendete Lichtpuls während der Feinbestimmung eine so niedrige Lichtintensität haben, dass der zurückkommende Lichtpuls im Hintergrundrauschen jedes empfangenen Lichtpulses verschwindet. Dieses Signalrauschverhältnis nimmt jedoch mit der Wurzel der Zahl der empfangen Messlichtpulse zu. Die Sicherheitsstandards für Laser-Instrumente können mit gutem Spielraum erreicht werden.
Aufgrund der schnellen Messzeit werden die Signale vorzugsweise jeweils in ihrer eigenen Speichereinheit gespeichert, woraufhin die Mittelwertberechnung und Rauschunterscheidung stattfinden kann. Dieses Merkmal schafft seinerseits eine entsprechend große Reichweite für das Instrument.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Erfindung wird unten näher beschrieben, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, wobei
Fig. 1A-1C ein schematisches Zeitdiagramm zeigen, mit deren Hilfe eine Ausführung des erfinderischen Konzepts veranschaulicht wird;
Fig. 2A, 2B das Zeitdiagramm zeigt, um eine andere Ausführung der Erfindung zu veranschaulichen;
Fig. 3 ein Blockdiagramm der ersten Ausführung der Vorrichtung der Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführung der Vorrichtung der Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführung der Vorrichtung der Erfindung zeigt; und
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer vierten Ausführung der Vorrichtung der Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Wie in den Fig. 1A-1C veranschaulicht, ist das Prinzip der Erfindung, dass während der elektronischen Messung von Abständen mit Ausbreitungszeitangabe, zunächst eine Grobmessprozedur durchgeführt wird, wobei, wie aus Fig. 1A ersichtlich ist, ein großes Messzeitintervall von t1 bis tw gebildet werden kann, welches eine Zeit enthält, welche ausgewählt ist länger zu sein als eine erwartete Ausbreitungszeit für einen Messlichtpuls, der aus einem Abstandsmessinstrument abgegeben wird, um sich zu einem Ziel hin auszubreiten, von ihm reflektiert zu werden und von dem Instrument empfangen zu werden.
Vorzugsweise ist ein von einem Instrument erzeugter Lichtpuls aufgeteilt in einen Messlichtpuls-Teil und einen internen Lichtpuls-Teil. Der gleiche Messkanal sollte dann verwendet werden für die "externe Messung", d.h. das Aussenden von Lichtpulsen an ein entferntes Ziel und ihren Empfang, und für eine "Kalibrierungsmessung" in einer internen Messschleife in dem Instrument. Der gleiche Lichtpuls sollte für diese Messungen verwendet und von dem gleichen Empfänger empfangen werden, um zuverlässige Messungen der Zeitdifferenz in Echtzeit zu erhalten.
Die Großmessprozedur ist primär nicht dafür bestimmt, eine grobe Messung des Abstands selbst zu geben, sondern eine grobe Abschätzung davon, wo die internen und die externen Messpulse innerhalb des Messzeitgebiets zu liegen kommen. Der Abstand zwischen den angegebenen Messpulsen ergibt, mit einer Korrektur für möglicherweise eingeführte Verzögerungen, eine grobe Abschätzung des Abstands zum Ziel.
Ein Messzeitgebiet wird um den Zeitpunkt in der Messzeitintervall-Wahl herum errichtet, zu dem die Ankunft des reflektierten Messpulses erwartet werden kann, oder zumindest ein Startpunkt hierfür wird eingerichtet für das Zeitgebiet, bei dem gedacht wird, dass der reflektierte Messpuls ankommt. Danach wird eine Anzahl von Feinmessungen durchgeführt. Da das ungefähre Zeitintervall für die Ankunft des vom Ziel reflektierten Pulses nach der Grobmessung bekannt ist, kann die Feinmessung mit einer viel geringeren Lichtintensität und mit bedeutend mehr Messpulsen durchgeführt werden, zum Beispiel zwischen 100 und 100.000, als während der Grobmessprozedur.
Das, was mit Hilfe von und nach der Grobmessung berechnet wird, ist wie das Messzeitgebiet Wr gelegt werden soll, damit die ankommenden Lichtpulse Lr, welche vom Ziel empfangen werden, in ihm erscheinen. Die Verzögerung der empfangenen internen Messpulse ist sehr wahrscheinlich gleich von Messung zu Messung. Daher kann diese Zeit von Anfang an relativ gut bestimmt werden, um übereinzustimmen mit einer Verzögerung, welche das Gebiet benötigt, damit der empfangene interne Messpuls bereits von Anfang an innerhalb des Gebiets ankommen sollte. Eine Angabe darüber, wie verschoben der interne Messpuls innerhalb seines Messzeitgebiets ist, kann danach auf die unten beschriebene Art und Weise durchgeführt werden.
Wenn die Grobmessung mit einem einzigen und relativ leistungsstarken Puls durchgeführt wird, dann kann eine Berechnung durchgeführt werden, um das Messzeitgebiet zu erhalten, in welchem der externe Messpuls angekommen ist, und auch eine geeignete erste Verschiebung diese Messzeitgebiets, damit der externe Messpuls ungefähr in der Mitte dieses Gebiets platziert sein soll. Diese Berechnung wird von einer Berechnungseinheit durchgeführt, vorzugsweise durch einen Computer, der ausführlicher insbesondere in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wird.
Nach einer Ausführung wird eine Feininstallations- Verschiebung von sowohl dem Messzeitgebiet für die externen als auch das Messzeitgebiet für die internen Messpulse durchgeführt. Es fällt jedoch auch in den Umfang der Erfindung, dass einfachere, etwas weniger genaue Instrumente nur die Feininstallation für die externen Messpulse durchführen.
Während der Feininstallation wird untersucht, wie schief die Signalpulse in ihrem Messgebiet angekommen sind, und wie das Messgebiet verschoben werden soll, damit vorzugsweise die Messsignalpulse so symmetrisch wie möglich um das Zentrum des Messzeitgebiets ankommen, zumindest aber so, dass der Messpuls vollständig innerhalb seines Messgebiets ankommt. Dies ist in Fig. 1B veranschaulicht, wo die Verschiebung des Messzeitgebiets We' für den internen Lichtpuls Le Δt1 beträgt, und das Messzeitgebiet Wr' für den externen Lichtpuls Δt2 beträgt. Mehrere Feinmess-Intervalle können unternommen werden, mit allmählicher Verschiebung des Messzeitgebiets, bis eine optimale Platzierung erzielt ist. Es ist jedoch nicht notwendig, eine vollständig optimale Platzierung zu haben, aber wenn das Messzeitgebiet so platziert ist, dass der Puls vollständig innerhalb des Messzeitgebiets ist, kann eine Berechnung des Messpfads durchgeführt werden, beruhend auf der Platzierung des Messzeitgebiets innerhalb des Messzeitintervalls und der Platzierung des jeweiligen Pulses innerhalb seines Messzeitgebiets.
Man beachte, dass die Grobmessung auf unterschiedliche Art und Weise durchgeführt werden kann, und dass ihre folgenden Beschreibungen in Zusammenhang mit den Fig. 3-6 als geeignete Ausführungen erwähnt werden.
Während jedes Feinmessvorgangs wird eine große Zahl von Messpulsen übertragen. Das Ergebnis jeder Messung wird gespeichert, und die Kombination der Messresultate, wie durch Addition oder Berechnung des Messwerts, wird danach durchgeführt. Dies kann entweder vor oder nach einer bestimmten Behandlung jedes empfangenen Messsignals stattfinden.
Vor jeder Verschiebung des Gebiets während der Feinmessung nach einer Ausführung, wie in Fig. 1C gezeigt, kann für jedes der empfangenen Messzeitgebiete We' und Wr' ein zeitabhängiges Signal erzeugt werden, welches durch einen Nullpunkt läuft, vorzugsweise in der Mitte des beabsichtigten Messzeitgebiets. Dieses zeitabhängige Signal kann ein Rampensignal sein, aber auch ein Signal mit leicht gebogenen Enden, wie eine Sinushalbwelle mit dem Beginn bei 90º, oder ein Signal, welches parallel mit der Nulllinie beginnt und endet, und dazwischen ansteigt oder abfällt. Alternativ kann die Form des Signals zum Beispiel ein kurzes Rampensignal oder eine Periode eines Sinussignals mit einer viel kürzeren Periode als der Länge des Messzeitgebiets sein. Das zeitabhängige Signal wird mit den für die beabsichtigte Messzeitperiode empfangenen Messsignalpulsen multipliziert. Der multiplizierte Messsignalpuls wird über das Messzeitgebiet integriert. Das Gebiet wird entweder zu einer Messgelegenheit oder allmählich während Messgelegenheiten verschoben, bis das Signal, welches durch das zeitbestimmte Signal multipliziert und über das Messzeitgebiet integriert wurde, innerhalb einer vorbestimmten Variation in die Nähe von Null kommt. Dies ist rechts in Fig. 1C veranschaulicht, wo das kombinierte Signal, welches aus dem Rampensignal und dem empfangenen Puls besteht, vor der Integration gezeigt ist.
Der Abstand zum Ziel ist dann berechenbar durch die Kenntnis des Zeitabstands zwischen den verschobenen Messzeitgebieten innerhalb des Messzeitintervalls, und die Berechnung der Position der Pulse darin, was auf der verbleibenden Differenz zu Null beruht, welche während der Integration über das Messzeitgebiet erhalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführung kann die Abtastung während der Feinmessung zu geeigneten Zeiten während der Zeit stattfinden, dass ein reflektierter Puls empfangen wird. Das Abtastverfahren kann begonnen werden zu dem erwarteten Startpunkt für den während der Grobmessung erhaltenen reflektierten Puls. Mindestens zwei und vorzugsweise mehr Abtastungen geschehen während jedes Pulses.
Die Form des Pulses, die die Lichtquelle sendet, kann nicht als stabil mit ausreichender Genauigkeit angesehen werden, sondern es wird erwartet, dass sie mit der Temperatur und anderen Parametern der Lichtquelle veränderlich ist. Gemäß der ersten beschriebenen Ausführung wird dies bewältigt, indem ein Messsignal erzeugt wird, welches die Erscheinung des gesamten Pulses gewichtet. Bei einem digitalen Verfahren geht eine ausreichend enge Abtastung mit großem Aufwand und Kosten einher. Gemäß dieser Ausführung wird die Kurvenform bzw. Signalform des Pulses statt dessen in einem Kalibrierungsverfahren bezüglich des internen Pulses bestimmt, was in Fig. 2A gezeigt ist. Dieser ist transient stabil und hat ein hohes Signalrauschverhältnis, wofür eine engere Abtastung durchgeführt werden kann durch Zeitverschiebung der Abtastpunkte während der verschiedenen Messungen in einer Messserie. Danach wird die Position des Messpulses bestimmt, in Fig. 2B gezeigt, beruhend auf einigen wenigen Abtastwerten während jedes empfangenen Messpulses, und mit der Kenntnis der Pulsform, welche aus der Kalibrierung erhalten wurde. Wie aus den Fig. 2A und 2B hervorgeht, wird die Abtastung des internen Pulses, d.h. des Kalibrierungspulses wesentlich enger durchgeführt als die folgende Abtastung jedes Messpulses.
Eine weitere Schwierigkeit bei der Erfassung eines Messpulses ist, dass die Amplitude des empfangenen Signals vom Ziel stark variieren kann, zum Beispiel aufgrund von Turbulenzen in der Atmosphäre. Damit dies keine fehlerhafte Information bezüglich der Pulsform der empfangenen reflektierten Messpulse ergibt, ist es wichtig, dass eine Abtastung in mindestens zwei, vorzugsweise mehr, unterschiedlichen Zeitpositionen parallel stattfindet, d.h. auf dem gleichen Puls. Der Zeitabstand zwischen parallelen Abtastungen wird unter Bezugnahme auf die Länge des Pulses gewählt. Nach der Integration der gespeicherten Abtastwerte für alle Pulse findet eine Kurvenform- bzw. Signalformanpassung und vorzugsweise auch eine Amplitudenanpassung statt. Die Verschiebung des Zeitpunkts für die Abtastung sollte so gewählt sein, dass ein bestmögliches Signalrauschverhältnis erhalten wird.

ERSTE AUSFÜHRUNG

Eine erste Ausführung ist in Fig. 3 gezeigt. Das hier gezeigte Instrument arbeitet mit analogen Signalen. Ein Pulssignal mit der Frequenz f1 wird in einem Oszillator 1 erzeugt, welcher ein Hauptoszillator mit einer relativ hohen Frequenz ist, zum Beispiel 25 Mhz. Die Frequenz f1 wird in einem Frequenzteiler 2 durch m geteilt, so dass ein Signal f2 mit der Frequenz f2 = f1/m gebildet wird, wobei m eine ganze Zahl ist.
Die Frequenz f2 ist so gewählt, dass ein über die Atmosphäre zu einem Ziel ausgesendeter Lichtpuls in der Lage ist, von dem Ziel reflektiert zu werden und rechtzeitig vor der Aussendung des nächstens Pulses empfangen wird. Wenn m relativ groß gewählt wird, zum Beispiel 510, wird eine Wiederholungsfrequenz f2 von ungefähr 49 kHz erhalten. Dies entspricht einer Auflösung von ungefähr 3 km. Wenn der Abstand in einem Einzelfall daher größer sein sollte, existiert eine Möglichkeit, um den Frequenzteiler 2 auf einen anderen Wert für m zu steuern, um auf diese Weise unterschiedliche Messgebiete zu schaffen.
Die Signalpulse in f2 sind im Verhältnis zum Pulsabstand extrem kurz. Die Signalpulse f2 ergeben eine Modulation einer Lichtquelle in einem Sender 3, welcher vorzugsweise einen Laser enthält, mit Strahlung im IR- oder dem sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Divergenzen der gesendeten Strahlen sollten klein sein, zum Beispiel Bruchteile eines mrad, um eine gute Messgenauigkeit und einen hohen Anteil des zum Instrument zurückreflektierten Messstrahls zu erhalten. Diese Kennzeichen werden jedoch nicht als eine Beschränkung des erfinderischen Konzepts angesehen.
Die modulierten Signale werden von einem Sender 3 an einen Strahlteiler 4 ausgesendet, welcher sie in einen internen und einen externen Teil aufteilt. Lichtpulse mit einer genauen Quadratform werden nicht erhalten, und sie haben eine Glockenform, welche in den Fig. 1A-1C und 2A und 2B gezeigt ist.
Ein Teil des Lichtsignals aus dem Strahlteiler 4 breitet sich aus über einen internen Pfad im Instrument zu einem Lichtempfänger 5, und bildet einen Signalpuls Le (Fig. 1A). Der andere Teil wird zu einem Reflektor auf einem Zielobjekt ausgesendet, und von dem Reflektor zum Empfänger 5 der Abstandsmessvorrichtung zurückreflektiert, wo er als Signalpuls Lr empfangen wird (Fig. 1A).
Eine Verzögerungseinheit 6, welche zum Beispiel aus einer gewickelten optischen Faser besteht, welche den externen Strahlen eine gewisse Verzögerung verleiht, ist, geeignet im äußeren Kanal platziert. Die Länge der optischen Faser in einer Verzögerungseinheit kann zum Beispiel 5 bis 20 Meter sein, und kann in Verbindung mit der Sender- oder Empfängeroptik platziert sein. Die Bedeutung hinter einer solchen Verzögerung ist die Sicherstellung, dass ein von einem Ziel empfangener Puls definitiv nach dem aus dem internen Kanal empfangenen Signal empfangen wird.
Der Empfänger 5 ist vorzugsweise, wie es in dieser Art von Instrument normal ist, mit einem optischen Bandpassfilter ausgestattet, damit der Empfängerdetektor im großen und ganzen nur auf Licht mit einem schmalen Durchlassband um die Wellenlänge für den verwendeten Lasersender reagiert.
Die Pulswiederholfrequenz aus dem Frequenzteiler 2 kann folglich um 49 kHz gewählt werden. Dieses Signal geht zum Laser bzw. zu den digital gesteuerten Verzögerungseinheiten, aber auch an eine Zahl von internen Schaltungen, um deren Startzeiten einzustellen. Ein kurzer Messpuls wird aus dem Laser ausgesendet. Dieser geht teilweise direkt über den internen Kanal für Strahlen zum Empfänger 5, welcher einen Startpuls Le erfasst, und teilweise heraus durch die Senderoptik über das Prisma an die Empfängeroptik und dem Empfänger, wo ein Stopppuls Lr erfasst wird. Folglich kommen von dem Empfänger zwei Pulse für jeden gesendeten Lichtpuls, wobei der erste als Startpuls und der zweite als Stopppuls bezeichnet wird. Die Zeitposition des Stopppulses (und möglicherweise auch die Zeitposition des Startpulses) werden während der Grobmessprozedur gemessen, um auf diese Weise in der Lage zu sein, die ungefähre Position für das Messzeitgebiet zu berechnen, in welchem der externe Messpuls zu liegen kommen wird. Die Verzögerung trennt diese Pulse zeitlich noch weiter. Man beachte, dass während der späteren Berechnung des Endresultats der Abstandmessvorrichtung eine Kompensation für die eingefügte Verzögerung stattfindet.
Die Pulse Le und Lr in der in Fig. 3 gezeigten Ausführung werden einer Grobmessschaltung 7 zugeführt, welche das Grobmesszeitintervall mit einem Signal aus dem Frequenzteiler 2 öffnet.
Verschiedene Verfahren zur Grobmessung sind vorstellbar. Das in Fig. 3 gezeigte Verfahren ist jenes für die Grobmessung, wobei ein einzelner Lichtpuls zum Ziel übertragen wird, mit einer Lichtintensität, welche einen Rückpuls ergibt, der so groß ist, dass er deutlich einen Unterscheidungspegel überschreitet, welcher eingestellt ist, um Rauschen auszuschließen. Auf diese Weise kann die Zeitposition für das Messgebiet Wr direkt bestimmt werden. Dieses Verfahren kann auch kompatibel sein mit den Laserbestimmungen, da diese höhere Leistungswirkungen für einen einzelnen Puls als für eine Pulskette erlauben.
Daher muss nur der Lichtsignalpuls, der für die Grobmessprozedur übertragen wird, einen ausgesendeten Signalpuls mit relativ starker Lichtintensität haben, damit ein Komparator, welcher die Signale mit einem vorbestimmten Referenzpegel vergleicht, in der Lage ist, einen empfangenen Signalpuls zu erfassen. Während der Feinmessprozedur ist die Zeitplatzierung des empfangenen Signalpulses relativ genau bestimmt. Die Lichtpulse für die Feinmessung haben eine bedeutend geringere Lichtintensität als während der Grobmessung. Sie können sogar unter dem allgemeinen Rauschpegel liegen, da das Ergebnis einer Anzahl von Feinmesspulsen integriert wird. Die Einstellung der Lichtintensität wird durch eine Einstelleinheit 300 durchgeführt, welche durch die Berechnungseinheit 9 des Instruments gesteuert wird.
Die Einstellung der Lichtintensität oder Lichtvariation der Ausgangsleistung der Lichtquelle kann auf unterschiedliche Art und Weise stattfinden. Ein Verfahren besteht darin, als Lichtquelle eine Laserdiode zu verwenden und deren Ansteuerstrom zu verändern. Wenn eine andere Art von Lichtquelle verwendet wird, deren Leistungsausgabe nicht ähnlich einfach gesteuert werden kann, müssen andere Verfahren angewendet werden. Wenn eine Lichtquelle mit hoher Pulsenergie verwendet wird, zum Beispiel ein Puls-Mikrolaser, kann eine Dämpfungsvorrichtung im Strahlengang platziert werden, um die Ausgangsenergie während der Feinmessung zu dämpfen. Diese Dämpfungsvorrichtung kann gerade über das gesamte Wellenlängengebiet dämpfen. Wenn jedoch eine Lichtquelle verwendet wird, welche zwei oder mehr Wellenlängen durchlässt, dann kann die Dämpfungsvorrichtung Wellenlängen-selektiv sein, so dass sie nur ein Wellenlängengebiet dämpft oder eine begrenzte Zahl von Wellenlängengebieten, und zum Beispiel nur ein Wellenlängengebiet ungedämpft oder nur um einen geringen Betrag gedämpft lässt.
Auf diese Weise wird die Grobmessung und die Feinmessung bei unterschiedlichen Wellenlängen durchgeführt. Es kann auch möglich sein, einen steuerbaren Laser zu verwenden, wobei mehrere Wellenlängenbereiche kombiniert werden können, wenn der leistungsstärkere Strahl erforderlich ist, und der Laser kann gesteuert werden den Strahl in nur einem oder einigen wenigen Wellenlängenbereichen zu senden, wenn ein schwacher Strahl erforderlich ist. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von zwei unterschiedlichen Lichtquellen für die Grobmessung bzw. Feinmessung.
In der in Fig. 3 gezeigten Grobmessprozedur wird ein Taktgeber 8, welcher eine extrem hohe Taktfrequenz f5, zum Beispiel 100 Mhz hat, verwendet, und ein Zähler (nicht abgebildet) in der Schaltung 7 ist taktgesteuert. Der Zähler wird durch den digitalisierten Referenzpuls gestartet, welcher aus dem Frequenzteiler 2 erhalten wird. Der Zähler hält an beim Empfangen des Startpulses Le bzw. Stopppulses Lr. Mit einer Taktfrequenz von 100 Mhz wird eine Auflösung von 10 Nanosekunden erzielt, was 1,5 Metern entspricht. Das Ergebnis der Grobmessung kann durch eine Berechnungseinheit 9 durchgeführt werden, vorzugsweise der Steuerungsprozessor des Instruments, welche aus der empfangenen Information den Grobabstand und dadurch die Zeitposition der Messzeitgebiete während der Grobmessperiode berechnet.
Unmittelbar nach der Grobmessprozedur, wie in Fig. 1A gezeigt, ist der Stopppuls in den meisten Fällen asymmetrisch, d.h. nicht in der Mitte seines Messzeitbereichs. Danach wird der Messzeitbereich innerhalb des Messzeitintervalls bewegt, so dass der angegebene Signalpuls vollständig innerhalb seines Messzeitbereichs (wie in Fig. 1B gezeigt) liegt.
In dem gezeigten Fall wird der Messzeitbereich We um die Zeit Δt1 rückwärts bewegt und der Messzeitbereich Wr wird zeitlich um Δt2 vorwärts bewegt. Eine Einstellung der Position des Bereichs kann dann in Stufe p durchgeführt werden, was unten ausführlicher beschrieben wird.
Die Berechnungseinheit 9 berechnet folglich eine genau angepasste Verschiebung des Messzeitbereichs für den Startpuls, auf der Grundlage der Erfahrung einer vorherigen Verschiebung und einer genau angepassten Verschiebung des Messzeitbereichs für den Stopppuls, beruhend auf der Grobmessung. Wie oben erwähnt, ist die Verschiebung des ersten Messzeitbereichs für den Startpuls für jedes Instrument relativ gut bestimmt, da der interne Messpfad ungefähr konstant ist.

BESCHREIBUNG DER SCHALTUNGEN R1 (UND R2)

Die Verschiebung der jeweiligen Messzeitbereiche wird in zwei Schaltungen durchgeführt, R1 für das interne Pulssignal bzw. R2 für das externe Pulssignal. Eine Schaltung gibt die Verschiebung des Bereichs für den internen Messpuls und die andere für den externen. Jede Schaltung R1, R2 ist gleich aufgebaut. Daher wird nur die Schaltung R1 beschrieben. Man beachte, dass während eine Messung im Gang ist, es geeignet sein kann, die Schaltungen ihre Funktion vertauschen zu lassen. Auf diese Weise können mögliche Komponentenschwankungen zwischen den Schaltungen ausgeglichen werden. Auch wenn es nicht abgebildet ist, ist es möglich die Schaltungen R1 und R2 ein und dieselbe Schaltung sein zu lassen, und sie abwechselnd zu verwenden für die Feinmessung durch den externen und den internen Pfad.
Die Berechnungseinheit 9 steuert einige Schaltungskomponenten in den Schaltungen, und die Umschaltung zwischen den Schaltungen geschieht sehr einfach dadurch, dass die Berechnungseinheit deren Steuerung ändert, und systematische Fehler werden vermieden.
Die Schaltung R1 umfasst einen Rechner 10, welcher in Stufe p eine Rechnung gibt, verbunden mit einem Oszillator 1. Dies gibt die Bereichsverschiebung mit ihrer hohen Auflösung. Die Zahl der Schritte, um die Signale aus dem Oszillator 1 in der Phase zu verschieben, wird durch die Berechnungseinheit 9 auf einem Steuereingang "Preset R11" gegeben. Ein in der Phase verschiebbarer Oszillator 12 mit der Frequenz f3 befindet sich in der Schaltung R1. Die gleiche Art von Oszillator in der Schaltung R2 hat die Bezugsziffer 13 und die Frequenz f4.
Die Ausgänge der Oszillatoren 1 und 12 sind mit einem Mischer 14 verbunden, der ein Ausgangssignal mit der Differenzfrequenz f2 ausgibt. Ein Phasendetektor 16 erfasst die Phase zwischen den Ausgängen des Mischers 14 und des Rechners 10, und verschiebt die Phase des Oszillators 12 an seinem Steuereingang.
Das Phasenverschiebungssignal des Oszillators 12 wird in einem Teiler 18 durch n geteilt, welcher auch als Gatter dient und den Durchgang einer Periode aus dem Oszillator gestattet. Diese Funktion ergibt den großen Arbeitsbereich grob innerhalb des Messzeitbereichs. Die Wahl findet statt über Preset R12 aus der Berechnungseinheit 9. Dadurch gilt f3 = n·f2, wobei n eine ganz Zahl ist.
Der Ausgang aus der Schaltung R1 ist mit einem Generator 20 für das zeitabhängige Signal verbunden. Von nun an wird der Generator als Rampengenerator bezeichnet, und das Signal als Rampensignal, obwohl es auch eine andere Form als die oben erwähnte haben kann.
Die Schaltung R1 gibt folglich eine passende Startzeit an den Rampengenerator 20, der als Ausgangssignal ein Rampensignal über das Messzeitintervall schafft, welche Rampe vorzugsweise symmetrisch um einen Nullpegel in der Mitte des Messbereichs aus dem internen Strahlpuls liegt.

BEISPIELE FÜR GEEIGNETE FREQUENZEN

Der Oszillator 1 ist ein Hauptoszillator mit einer Frequenz f1 von zum Beispiel 25 Mhz. Wenn der Teilungsfaktor m im Frequenzteiler 2 als 510 gewählt wird, dann wird eine Wiederholungsfrequenz f2 von ungefähr 49 kHz für die gesendeten Messpulse erhalten. Dies entspricht einer Auflösung von ungefähr 3 km.
Für f3 f1 - f3 = ±f1/p (1)
d.h. f3 = f1(1 ± 1/p) (2)
Die empfangenen Pulse treten immer an der gleichen Phasenposition auf dem Signal f3 mit einem gegebenen Abstand auf. Dies impliziert, dass f3 ein vielfaches von f2 sein muss, d.h. f3 = n·f2 und f1 = m·f2. In diesem Fall folgt aus Gleichung (2) die folgende Bedingung:
n = m·(p ± 1)/p (3)
Wobei n, m und p ganze Zahlen sind.
Man kann zum Beispiel wählen: n = 512, m = 510 und p = 255.

VERSCHIEBUNG DES BEREICHS

Wie oben erwähnt kommen die empfangenen Signalpulse in irgendeiner von n (zum Beispiel 512) Perioden des Signals mit Frequenz f3 aus dem Oszillator 12 an. Mit der oben genannten Beispielsmessung entspricht eine Periode ungefähr 6 Metern.
Für den Rampengenerator 20 ist es notwendig, die Periode zu wählen, in welcher sich der empfangene Puls befindet, und über diese Periode ein Rampensignal zu erzeugen (oder ein ansteigendes oder abfallendes Signal, das auf andere Weise gebildet wird), welches bei der Halbperiode durch Null läuft. Die Rampe wird dann in einem Multiplizierer 22 mit dem empfangenen Signalpuls L2 multipliziert. Das erhaltene Signal wird in dem Integrierer 24 während des Messzeitbereichs integriert.
Eine Pulsübertragung zum Ziel wird für eine Anzahl von Messperioden durchgeführt. Wenn der Integrierer zwischen den wiederholten Pulsen nicht auf Null gestellt wird, dann wird automatisch ein Mittelwert der beabsichtigten Zahl von Messpulsen erhalten.
Eine Art und Weise die Mittelwertbildung durchzuführen besteht folglich darin, während des Messvorgangs selbst die in der Einheit 24 erhaltenen Signale zu speichern. Diese können von analoger Art sein und die Integration und die Bildung des Mittelwerts können analog stattfinden, es ist aber auch möglich, die Signalverarbeitung digital durchzuführen und die Signale in digitalen Speicherarrays zu speichern. In diesem Fall wird in Zusammenhang mit den digitalen Ausführungen der Fig. 5 und 6 näher beschrieben, wie die Abtastung stattfinden muss.
Der Integrierer 24 kann von relativ unkomplizierter Art sein, zum Beispiel nur aus einer RC-Verbindung bestehen, muss es aber nicht. Der integrierte Wert wird einem Multiplexer 33 zugeführt. In diesem Fall arbeiten die Schaltung 20, 22, 24 analog, und die analogen Signale aus dem Integrierer 24 werden in einem A/D-Wandler 26 von analog auf digital gewandelt, vor der Zuführung an eine Berechnungseinheit 9. Der A/D-Wandler 26 sollte daher eine gute Auflösung haben, zum Beispiel 10 Byte. Dieses Signal gibt der Berechnungseinheit 9 Informationen darüber, wo innerhalb des Messzeitbereichs der Puls liegt, auf eine Art und Weise, die unten klarer wird.
Der Messzeitbereich muss nun so bewegt werden, dass die Pulse vollständig in ihm ankommen, und vorzugsweise so nah wie möglich an der Mitte. Innerhalb des Bereichs muss man auch eine bestimmte Nichtlinearität berücksichtigen, wofür die beste Genauigkeit erzielt wird, wenn die Pulse so nah wie möglich zur Mitte des Bereichs platziert werden können. Nichlinearitäten können mit unterschiedlichen Zeitverzögerungen durch die Messung und Berechnung der Pulszeitposition in dem internen Kanal gemessen werden. Die Verschiebung des Messzeitbereichs kann durchgeführt werden durch Voreinstellung des Rechners 10, welcher dadurch die Phase der Frequenz f3 in dem Oszillator 12 verschiebt. Dies kann in der Stufe p geschehen (zum Beispiel 255).
Die Messpulsübertragung zum Ziel mit der Verschiebung des Messzeitbereichs kann wiederholt werden, bis das Signal aus dem Integrierer 24 nahe bei Null ist.

NORMIERUNG

Die Amplitude des empfangenen Pulses beeinflusst natürlich den Wert aus dem Multiplizierer 22 und dem Integrierer 24. Damit dies nicht die Messung beeinflusst, gibt es einen weiteren Kanal, der mit dem Ausgang der Schaltung R1 verbunden ist. Statt der Multiplikation des erhaltenen Signals mit einem zeitabhängigen Signal, zum Beispiel einer Rampe, wird ein zeitunabhängiges Signal verwendet, welches aus einem Konstantspannungssensor 27 in einem Multiplizierer 29 erhalten wird. Das Ausgangssignal aus diesem gibt eine Messung der Pulsamplitude des empfangenen Signalpulses. Hierbei wird die erste Integration oder Mittelwertbildung zunächst während einer Zahl von Messperioden in einem Integrierer 31 durchgeführt. Die Signalverarbeitung während der Periode mit wiederholtem Senden und Empfangen gegenüber einem Ziel wird natürlich auf die gleiche Weise durchgeführt, wie für Signalverarbeitungen mit der Verwendung des zeitabhängigen Signals. Das Signal aus dem Integrierer 31 wird über dem A/D-Wandler 26 zur Berechnungseinheit 9 geführt.
Um die Signalabhängigkeit zu beseitigen, berechnet die Berechnungseinheit 9 den Quotienten zwischen dem Wert aus dem Integrierer 24 der Rampe und dem Konstantkanalintegrierer 31. Eine amplitudenunabhängige Messung der Pulsposition wird erhalten.
Das Messzeitgebiet kann innerhalb des Messzeitintervalls bewegt werden, bis das Signal so in dem Gebiet bzw. Bereich zentriert ist, dass der Signalwert innerhalb eines vorbestimmten absoluten Werts in Beziehung zu Null liegt. Der dadurch erzielte positive oder negative Restwert wird dann verwendet, um eine Zusatzeinstellung der Position der Position des Signalpulses auf der Zeitachse zu berechnen.
Die Elemente mit den Bezugszeichen 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 29, 31 in der Schaltung R1 mit angeschlossenen Kanälen haben ihre exakte Entsprechung in den jeweiligen Elementen mit den Bezugszeichen 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 28, 30, 32 in der Schaltung R2 mit angeschlossenen Kanälen. Die Steuersignale Preset R11 und Preset R12 aus der Berechnungseinheit 9 haben ihre Entsprechung in Preset R21 und Preset 22, wodurch es der Berechnungseinheit 9 einfach gemacht wird die Schaltungen R1 und R2 zu vertauschen, indem einfach die Steuersignale für die Schaltungen vertauscht werden. Die Ausgangssignale aus den vier verschiedenen Kanälen werden vorzugsweise zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Berechnungseinheit 9 zugeführt. Daher werden die Signale aus den Kanälen mit einem Multiplexer 33 verbunden, bevor sie dem A/D-Wandler 26 zugeführt werden.

DIE ZWEITE AUSFÜHRUNG

Fig. 4 zeigt eine andere Art zur Durchführung einer Grobmessung, als jene für Fig. 3 beschriebene. Ähnliche Teile zu den Teilen in Fig. 3 haben das gleiche Bezugszeichen und werden nicht ausführlicher beschrieben. In Fig. 4 wird die Grobmessung während einer Grobmessprozedur mit einer Anzahl von übertragenen Grobmesspulsen durchgeführt, wobei mit sukzessive zunehmenden Zeitverschiebungen für die empfangenen Signalpulse gesucht wird, zum Beispiel beginnend mit dem Puls aus dem Frequenzteiler 2. Darin werden die Kanäle 27, 28 verwendet, wo die Signale durch eine Konstante multipliziert werden. Die Ausgangssignale aus diesen sind ein Maß für die Amplitude des Pulses. Man beachte, dass es oft nicht absolut notwendig ist, den gesamten Messzeitbereich abzusuchen. Wenn erwartet wird, dass der gesuchte Abstand innerhalb eines bestimmten Teilintervalls innerhalb des Messzeitintervalls liegt, dann ist es nur notwendig, dieses zu untersuchen. Der Zeitbereich nach dem Empfang eines Messpulses muss auch nicht abgesucht werden, außer in Ausnahmefällen. Reflektierte Signale aus Treffern gegen unbeabsichtigte Ziele können ausgeschlossen werden, indem die Messzeitbereiche, in welchen erwartet wird, dass ein solches Ziel angegeben ist, nicht grob untersucht werden.
Die spezielle Grobmessschaltung 7 mit ihrem Taktgenerator 8 ist daher nicht erforderlich, da die Grobmessprozedur unter der Steuerung der Berechnungseinheit 9 durchgeführt wird, unter Verwendung der gleichen Schaltungen, welche für die Feinmessung verwendet werden. In dieser Ausführung der Grobmessung werden mehrere Lichtpulse übertragen, und eine Addierung oder Mittelwertbildung des empfangenen Signals geschieht für jede Zeitverschiebung. Die Zahl der übertragenen Messpulse innerhalb jedes Zeitschlitzes ist jedoch bedeutend geringer, zum Beispiel zwischen 10 und 100, als während der Feinmessung, zum Beispiel zwischen 100 und 100.000, da man nur versucht den Zeitbereich innerhalb des Messzeitintervalls grob zu platzieren, während die Feinmessung verwendet wird, damit ein Lichtpuls innerhalb des Messzeitintervalls ankommen soll. Auf diese Weise kann die Grobmessung auch gegenüber Signalen durchgeführt werden, welche einen allgemeinen Rauschpegel nicht überschreiten.
Eine Kombination der oben erwähnten Grobmessfälle ist auch denkbar. Der erste, welcher in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde, kann zum Beispiel mit einer Anzahl von kleinen Pulsen durchgeführt werden.

DRITTE AUSFÜHRUNG

In einer weiteren Ausführung, für welche ein Blockdiagramm in Fig. 5 gezeigt ist, geschieht die vollständige Signalverarbeitung digital, aber der Algorithmus der Signalverarbeitung kann in einer Ausführung den Funktionen entsprechend, welche im Blockdiagramm in Fig. 4 gegeben sind, d.h. eine Multiplikation einer zeitabhängigen oder einer zeitunabhängigen Funktion, Integration und Normierung. Die Blöcke 1-6 können die gleiche Form und Funktion haben wie die entsprechenden Blöcke in den Fig. 3 und 4. Eine Filterschaltung 35 führt eine Grobfilterung des Signals durch, um einen Teil des Rauschens zu entfernen und eine Bandbegrenzung auf ungefähr die Hälfte der Abtastfrequenz durchzuführen.
Das aus dem Empfänger 5 erhaltene Signal wird einer A/D- Wandlung in einem A/D-Wandler 36 unterzogen, welcher in diesem Fall mit einer relativ hohen Abtastfrequenz abtasten muss, im Bereich von mehreren zehn Mhz bis in den Ghz- Frequenzbereich. Die abgetasteten Signale werden vorzugsweise jeweils in ihrem eigenen Speicherarray oder in ihrem eigenen Speicher gespeichert, unmittelbar woraufhin sie addiert oder gemittelt werden. Die Signallängen während einer Messzeitzone mit Abtastung sind ausreichend kurz, damit handelsübliche Speicher für diese Speicherung geeignet sind, trotz der hohen Abtastfrequenz und der großen Zahl von Messsignalen. Die Wiederholungsfrequenz für das Messsignal ist so hoch, dass die Mittlung mit momentanen Techniken erst stattfinden sollte, nach der Messung und der Speicherung des Messsignals, um ein korrektes Resultat zu erhalten.
Die Steuereinheit 34 hat einen Zwischenspeicher 37 und ist mit Software ausgerüstet, welche die Arbeitsweise simuliert, die in Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Zum Beispiel kann die Grobmessprozedur so verwendet werden, wie in Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben. Dadurch ist die Grobmessung 38 wie ein Teil der Steuereinheit 34, wie man leicht erkennt.
In dieser Ausführung sind Modifikationen gegenüber der Anwendung im analogen Fall denkbar. Zum Beispiel kann eine Mittelwertbildung einer Anzahl von A/D-gewandelten Signale, welche aus dem Empfänger empfangen werden, vor der Multiplikation mit den zeitabhängigen und zeitunabhängigen Signalen durchgeführt werden, was vollständig oder teilweise die Addition und Integration in den Intergrierern 24, 25, 31 und 32 in den Fig. 3 und 4 ersetzen kann. Andere Arten von zeitabhängigen Signalen, als jene, welche oben beschrieben wurden, um mit dem empfangenen Messsignal multipliziert zu werden, können in einer digitalen Anwendung verwendet werden, zum Beispiel rein quadratische Signale, welche zwischen positiven und negativen Werten während eines vorbestimmten Teil der Länge des Messzeitbereichs wechseln. Dieser Teil ist vorzugsweise die Hälfte der Länge des Bereichs mit gleichen Werten der positiven und der negativen Teile. Es ist jedoch auch möglich den Nulldurchgang asymmetrisch zu platzieren. Diese Charakteristik mit einem asymmetrischen Nulldurchgang des zeitabhängigen Signals kann auch für den analogen Fall angewendet werden.

VIERTE AUSFÜHRUNG

Eine weitere Ausführung ist in Fig. 6 gezeigt, welche auf der in den Fig. 2A und 2B gezeigten Ausführung beruht. Diese Ausführung wird bevorzugt. Die Grobmessung wird mit einem oder einigen wenigen Pulsen mit einer vergrößerten Lichtintensität durchgeführt. Eine Steuereinheit 41 beginnt die Grobmessung, indem die Lichtenergie pro gesendetem Messpuls aus dem Sender 3 in der Einstelleinheit 300, die mit dem Sender 3 verbunden ist, auf hoch eingestellt wird.
Wenn die Amplitude der empfangenen Pulse ausreichend groß ist, damit sie leicht erkennbar sind, dann wird die Zeitposition der erfassten Pulse in der Grobmessschaltung 42 direkt erfasst und der Steuereinheit 41 zugeführt, welche zumindest einen denkbaren Zeitpunkt für den Anfang eines reflektierten Lichtpulses bestimmt. Durch einen ersten starken Puls (oder einige wenige Pulse) ist es möglich die Signalbedingungen für den späteren Fall zu erfüllen, um eine Zwischenbestimmung der Grobposition des Messzeitbereichs zu erreichen. Der Messzeitbereich wird in diesem Fall durch die Länge der Verzögerungskette gegeben, während seine Position durch die Zeitverzögerungsschaltungen 43 und 44, welche durch die Steuereinheit 41 gesteuert werden, bestimmt wird.
Wenn die Amplitude des empfangenen Pulses nicht ausreichend hoch ist für dieses Verfahren, dann wird ein Verfahren angewendet, welches dem für die zweite Ausführung beschriebenen äquivalent ist. Bei der tatsächlichen Ausführung wird die Amplitudeninformation direkt gegeben, indem Werte gemäß der Beschreibung unten abgetastet werden.
Danach beginnt die Feinmessprozedur. Die Steuereinheit stellt dann über die Einstelleinheit 300 die Lichtintensität des Senders 3 auf einen niedrigen Wert. Die Steuereinheit 41 steuert die Zahl der Messpulse, welche sowohl während der Grob- als auch der Feinmessprozeduren gesendet werden sollen.
Ein Kalibrierungsverfahren wird durchgeführt, wobei die Instrumentreferenzpulse über die innere Schaltung, welche ein gutes und zuverlässiges Signalrauschverhältnis hat, während der Feinverschiebung des Abtastmoments während einer Anzahl von Messungen abgetastet, so dass insgesamt betrachtet eine enge Abtastung des Pulses erreicht wird, wie aus Fig. 2A hervorgeht. Man beachte, dass das Kalibrierungsverfahren und das Messverfahren für die von dem entfernten Ziel reflektierten Lichtpulse vorzugswsise parallel in zwei unterschiedlichen Kanälen (und nicht nacheinander) stattfinden, da die internen und die externen Pulse während der gesamten Messung gleichzeitig erhalten werden.
In Fig. 6 wird die Abtastung durch die Verwendung von Halteschaltungen S/H1-S/H4 während der Steuerung einer Verschiebungsschaltung 43, die durch die Steuereinheit 41 gesteuert wird, für den internen Strahlpfad, und von Halteschaltungen S/H5-S/H8 während der Steuerung einer Verschiebungsschaltung 44, welche durch eine Steuereinheit 1 für den äußeren Strahlpfad gesteuert wird, gezeigt. Die Schaltungen 43 und 44 und die Halteschaltungen haben den gleichen Aufbau, und ihre Funktionen sind alternativ miteinander austauschbar. Dies kann verwendet werden, um mögliche Komponentenschwankungen zwischen den Schaltungen auszugleichen.
Die Signale, welche über die internen und äußeren Schaltungen aus dem Empfänger 5 hereinkommen, werden einer Verzögerungskette 45 zugeführt, so dass allen Halteschaltungen S/H1-S/H8 jeweils ein empfangener Puls aus dem Empfänger 5 mit eigener individueller Verzögerung zugeführt wird.
Die Steuereinheit 41 steuert in diesem Fall die Verzögerungsschaltung 43 mit der oben erwähnten Feinverschiebung von Puls zu Puls, durch Messung über dem inneren Pfad, während die Verschiebungsschaltung 44 nicht von Puls zu Puls verändert wird durch Messung über den externen Pfad. Die Halteschaltungen führen ihre Haltefunktionen unter Steuerung durch die Schaltungen 43 und 44 durch.
Es ist stattdessen möglich die Pulsposition von Puls zu Puls feinzuverschieben, wodurch die Schaltung 43 sich nicht ändert, während die Schaltung 44 die Feinverschiebung der Pulsposition kompensiert. Dieser Fall ist jedoch bedeutend schwieriger durchzuführen.
Die gemessenen Amplituden in den Abtastpunkten werden gleich eingestellt in einer Multiplexeinheit 46, in einem A/D- Wandler 48 einer A/D-Wandlung unterzogen und in der Steuereinheit 41 oder in ihrem Speicher 47 gespeichert. Die Steuereinheit 41 ist mit Programmen ausgestattet, um die Parameter in einem mathematischen Ausdruck, zum Beispiel einem Polynom zu berechnen, welcher die Form der Pulse beschreibt.
Die empfangenen Pulse, welche vom Ziel ausgesendet und vom Ziel reflektiert werden, werden folglich sparsam abgetastet, aber dennoch mit solch kurzen Intervallen, dass mindestens Abtastwerte innerhalb der Länge des empfangenen Pulses erhalten werden. In der gezeigten Ausführung geschehen vier Abtastungen.
Gemäß dieser Ausführung geschieht die Integration, oder Mittelwertbildung, vor dem Multiplexer 46 und/oder in der Steuereinheit.
Die Berechnung der Zeitposition innerhalb des Messzeitintervalls für die empfangenen externen Pulse in Beziehung zum Referenzpuls (durch den internen Pfad) wird durchgeführt, indem die Abtastamplituden mit dem berechneten Ausdruck für die Pulsform verglichen werden.
Gesucht wird die Zeitverzögerung, welche die beste Übereinstimmung für den Referenzpuls ergibt. Diese Verzögerung, zusammen mit der Startzeit des Messzeitbereichs gibt die gesuchte Zeitdifferenz zwischen dem Referenzpuls und dem Messpuls, den gesuchten Abstand, möglicherweise mit einer Kompensation der eingefügten Verzögerung, wie zum Beispiel durch die Einheit 6. Der Abstand wird mit speziellen Programmen in der Steuereinheit 44 berechnet. Ein solches Programm kann von einem Fachmann unter Heranziehung der oben gegebenen Information leicht geschrieben werden, und wird daher nicht ausführlicher beschrieben.
Innerhalb des Umfangs der Erfindung, welche durch die angehängten Ansprüche gegeben ist, sind viele Modifikationen der gezeigten Ausführungen denkbar.
Zum Beispiel wird eine Untersuchung während der Grobmessperiode verwendet, wenn mehrere Messpulse im Messzeitintervall auftreten. Dies kann geschehen, wenn mehrere Ziele in einer Linie liegen und das nächstliegende Ziel zufällig teilweise transparent ist. Danach kann die Untersuchung des Abstands mit dem gleichen Feineinstellverfahren individuell für jedes getroffene Ziel stattfinden.
Es ist auch möglich, die Lichtpulse aufzuteilen für die Übertragung in mehreren Strahlen, welche in etwas unterschiedliche Richtungen gerichtet sind, und folglich zu zum Beispiel unterschiedlichen Pfaden des gleichen Ziels zu messen, welches zum Beispiel eine Tiefenstruktur hat. Das Richten auf unterschiedliche Zielpunkte kann daher während einer Zielausrichtungsperiode vor dem Messen selbst gesteuert durchgeführt werden. Der Bediener wählt in diesem Fall die Zielpunkte, welche auf gut unterschiedenen Abständen liegen sollten, so dass die reflektierten Strahlen zu verschiedenen Teilzeitbereichen empfangen werden.
Die Schaltungen R1 und R2, mit den folgenden Schaltungen in den Fig. 3 und 4 können wie erforderlich vermehrt werden. Auf die gleiche Weise kann eine Vermehrung von wählbaren, mehreren Teilzeitbereichen für die Untersuchung durch die Steuereinheit 34 in Fig. 5 oder 44 in Fig. 6 leicht durchgeführt werden. Ein solches Merkmal kann eine parallele Untersuchung von mehreren Messzeitbereichen während des Grobmessverfahrens, wie es in Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde, gestatten. Es ist auch möglich anzugeben, dass die Messpulse vollständig innerhalb eines Messzeitbereichs liegen, indem gleichzeitig der Messbereich auf jeder Seite untersucht wird, um anzugeben, dass ihre integrierten Ausgangssignale ungefähr zu Null werden.

Claims

1. Verfahren zur Messung von Abständen durch die Atmosphäre durch ein elektronisches Abstandsmessinstrument, welche arbeiten durch Senden und Empfangen von Lichtpulsen durch die Atmosphäre entlang des gleichen Pfades zu einem entfernten Ziel mittels von Ausbreitungszeitmessung, und der Abstand zum Ziel berechnet wird,

wobei für eine Abstandsmessoperation eine Anzahl von Untermessungen durchgeführt wird, und der Abstand bestimmt wird durch das mittlere oder integrierte Ergebnis dieser Untermessungen,

gekennzeichnet durch

die Durchführung einer Grobmessprozedur, welche enthält:

- Bestimmen eines Messzeitintervalls, das länger ist als eine abgeschätzte Ausbreitungszeit des Lichtsignals zu und von dem Ziel; und

- Fixieren, innerhalb des Messzeitintervalls, eines passenden Messzeitgebiets um mindestens einen Grobzeitpunkt, der eine ungefähre Position des reflektierten Messpulses darstellt, der bei der Grobmessung bereitgestellt wird, innerhalb welchen Messzeitgebiets der Empfang jedes reflektierte Lichtsignal von dem Ziel, nach jedem Senden des Messlichtpulses, erwartet wird;

Durchführung einer Feinmessprozedur, enthaltend:

- Bereitstellen, während der Feinmessprozedur, einer Anzahl von Untermessungen zum Ziel, wobei für jede Untermessung ein Messlichtsignal zum Ziel gesendet wird, und der empfangene Lichtpuls, der vom Ziel reflektiert wird, nur innerhalb des passenden Messzeitgebiets gesammelt wird, das während der Grobmessprozedur fixiert wurde; und

- Mitteln oder Integrieren der Messergebnisse der Untermessungen während der Feinmessprozedur, um den genauen Abstand zum Ziel zu bestimmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- Erfassen des vom Ziel reflektierten Messpulses bei der Grobmessung während der Grobmessprozedur,

- Bestimmen einer ungefähren Position des reflektierten Messpulses innerhalb des Messzeitintervalls; und

- Berechnen einer Position des Messzeitgebiets innerhalb des Messzeitintervalls beruhend auf der ungefähren Position des reflektierten Messpulses.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinmessprozedur mehr Lichtpulse verwendet als die Grobmessprozedur.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Messlichtpulse während der Grobmessprozedur eine höhere Lichtintensität haben als die Messlichtpulse während der Feinmessprozedur.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass während der Grobmessprozedur der reflektierte Messpuls in einer Anzahl von ausgewählten Messzeitgebieten gesucht wird, in welchen der empfangene Messlichtsignalpuls vom Ziel wahrscheinlich auftritt, unter Berücksichtigung des Vorhandenseins von reflektierten Signalen, wobei vorzugsweise für jedes Messzeitgebiet Information aus mehreren Sammlungen in dieser Periode kombiniert wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- während der Feinmessprozedur eine Verschiebung des Messzeitgebiets (We'; Wr') im Messzeitintervall durchgeführt wird, bis das vom Ziel empfangene reflektierte Messlichtsignal innerhalb des Messzeitgebiets vorgesehen ist;

- der gemessene Abstand beruhend auf der Position des verschobenen Messzeitgebiets und der Position des Pulses in dem Messzeitgebiet berechnet wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- Bilden eines zeitabhängigen Signals (in 20, 21) in dem Messzeitgebiet, vorzugsweise mit Nulldurchgang durch eine Nulllinie in dem Messzeitgebiet, zum Beispiel in der Mitte;

- Multiplizieren des zeitabhängigen Signals mit dem reflektierten Messsignal, welches in dem Messzeitgebiet empfangen wird;

- Integrieren des multiplizierten Signals (in 24, 25) über die Messzeitperiode.

8. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch

- Anordnen des zeitabhängigen Signals, damit es einen Nulldurchgang durch eine Nulllinie in dem Messzeitgebiet hat, der symmetrisch ist auf beiden Seiten der Nulllinie, und vorzugsweise ansteigend oder abfallend ist von einem Endpunkt des Messzeitgebiets zum anderen;

- Durchführen einer Untersuchung während der Feinmessprozedur, um herauszufinden in welcher verschobenen Position des Messzeitgebiets das integrierte Signal in die Nähe von Null kommt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- Multiplizieren des empfangenen reflektierten Messpulses in dem Messzeitgebiet mit einem zeitunabhängigen Signal und Integrieren des so multiplizierten Signals über die Zeit;

- Teilen des Signals multipliziert mit dem zeitabhängigen Signal und integriert mit dem Signal multipliziert mit dem zeitunabhängigen Signal und integriert; und

- Bestimmen einer optimalen Platzierung des Zeitpunkts innerhalb des Messzeitintervalls, wenn das Ergebnis der Teilung in der Nähe von Null ist.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der gesendete Messlichtpuls auch über einen inneren Messpfad im Instrument gesendet wird, gekennzeichnet durch

- Durchführen einer Feinmessung auch für das existierende Messzeitgebiet im Messzeitintervall, in dem der innere Messpuls empfangen wird;

- Berechnen des Messpfades auf der Grundlage der Zeit zwischen den zwei Messzeitgebieten und der Position der Messpulse in ihren jeweiligen Messzeitgebieten.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das gesendete Messlichtsignal auch über einen inneren Messpfad im Instrument gesendet wird, gekennzeichnet durch

- Durchführen der Feinmessung in einem Messzeitgebiet, in welchem der innere Messpuls empfangen wird, der als Referenzpuls bezeichnet wird,

- Abtasten des Pulses, der über den inneren Messpfad empfangen wird, während der Feinverschiebung des Abtastmoments des Referenzpulses, sodass eine enge Abtastposition erhalten wird, und

- Erhalten von Parametern in einem mathematischen Ausdruck, der den inneren Messpuls auf der Grundlage von Amplituden der Abtastpunkte beschreibt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch

- die Durchführung einer dünnen Abtastung während der Feinmessprozedur, mit mindestens zwei Abtastungen pro reflektiertem Messpuls mit einem Startpunkt von dem Startzeitpunkt, der während der Grobmessung in dem Messzeitintervall fixiert wurde; und Vergleichen der Abtastamplituden, vorzugsweise miteinander kombiniert, mit einem berechneten Ausdruck für den Puls;

- Suchen nach einer Zeitverschiebung für welche die beste Übereinstimmung bereitgestellt wird, wobei diese Zeitverschiebung mit der Startzeit für die Abtastung die gesuchte Zeitdifferenz zwischen dem Referenzpuls und dem Messpuls ergibt.

13. Elektronisches Abstandsmessinstrument mit Ausbreitungszeitmessung, wobei das Instrument ausgerüstet ist mit einer Lichtquelleneinheit (3) zum Senden von Messlichtsignalen durch die Atmosphäre zu einem Ziel, und einer Lichtempfängereinheit zum Empfangen von Messlichtsignalen, die vom Ziel entlang des gleichen Pfads wie die gesendeten Signale reflektiert wurden, wobei für eine Abstandsmessprozedur eine Anzahl von Untermessungen durchgeführt wird, und der Abstand bestimmt wird durch das mittlere oder integrierte Ergebnis dieser Untermessungen,

gekennzeichnet durch

ein Grobmessmittel (7,9; 9) für die Grobmessung während einer Grobmessprozedur;

wobei das Grobmessmittel (7, 9; 9) ausgebildet ist innerhalb eines Messzeitintervalls mindestens einen Zeitpunkt zu fixieren, nach welchem erwartet werden kann, dass das Messlichtsignal aus dem Ziel auftritt, und ein passendes Messzeitgebiet zu berechnen;

ein Feinmessmittel (11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 9; 34) für eine Feinmessung während einer Feinmessprozedur;

wobei das Feinmessmittel ausgebildet ist die Lichtquelleneinheit (3) zu steuern, eine Anzahl von Lichtpulsen auszusenden, einen pro Untermessung, und eine Signalinformationssammlung innerhalb des Messzeitgebiets durchzuführen, das während der Grobmessung für jede Untermessung fixiert wurde, und die Messergebnisse für die Messung während der Feinmessprozedur miteinander zu mitteln oder zu integrieren, um den genauen Abstand zum Ziel zu bestimmen.

14. Elektronische Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass

das Grobmessmittel (7, 9; 9) ausgebildet ist, die Lichtquelleneinheit (3) zu steuern einen Lichtpuls oder einige wenige Lichtpulse pro Grobmessung auszusenden, und deren vom Ziel reflektierte Messpulse zu erfassen, ihre ungefähre Position im Messzeitintervall zu bestimmen und eine geeignete Platzierung des Messzeitgebiets im Messzeitintervall zu berechnen.

15. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch

eine steuerbare Lichtintensitätsregelungseinheit (300) für die Lichtquelleneinheit (3), welche gesteuert wird damit die Lichtquelle während der Grobmessung eine bedeutend höhere Lichtenergie pro Puls aussendet als während der Feinmessung.

16. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass

das Grobmessmittel (7, 9; 9) in dem Messzeitintervall innerhalb einer Anzahl von ausgewählten Messzeitgebieten sucht in welchen die vom Ziel empfangenen Messlichtsignalpulse wahrscheinlich auftreten, unter Berücksichtigung des Vorhandenseins von reflektierten Signalen, wobei vorzugsweise für jedes Messzeitgebiet Information aus mehreren Sammlungen in diesem Gebiet kombiniert wird.

17. Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Feinmessmittel (11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 9; 34) während der Feinmessprozedur ausgebildet ist, das Messzeitgebiet in dem Messzeitintervall zu bewegen, bis das reflektierte Messlichtsignal, welches eine bestimmte Zeitausdehnung hat, das vom Ziel empfangen wurde, zumindest innerhalb des Messzeitgebiets vorhanden ist; und

- eine Berechnungsvorrichtung (9; 34) vorgesehen ist, welche den gemessenen Abstand beruhend auf der Position des Messzeitgebiets und der Position des reflektierten Messpulses innerhalb des Messzeitgebiets berechnet.

18. Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass

das Feinmessmittel umfasst:

ein Signalform-Erzeugungsmittel (21; 34) zur Bildung eines zeitabhängigen Signals über dem Messzeitgebiet, vorzugsweise mit dem Nulldurchgang indem Messzeitgebiet;

ein Multiplikationsmittel (23,; 34) zur Multiplizierung des zeitabhängigen Signals mit dem Messlichtsignal, das während des Messzeitgebiets vom Ziel empfangen wurde; und

ein Integratormittel (25; 34) zur Durchführung einer Integration über der Zeit für das Messzeitgebiet.

19. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet dass das zeitabhängige Signal des Signalformerzeugungsmittels einen Nulldurchgang im Messzeitgebiet hat, zum Beispiel in dessen Mitte, und vorzugsweise ansteigt oder abfällt von einem Endpunkt des Messzeitgebiets zum anderen; und

die Berechnungseinheit (9; 34) ausgebildet ist zu berechnen, bei welcher verschobenen Messzeitgebietsposition innerhalb des Messzeitintervalls das Ausgangssignal des Integrators in der Nähe von Null sein wird.

20. Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, gekennzeichnet durch

einen zweiten Messsignalbehandlungskanal (28, 30, 32; 27, 29, 31; 34), der ein Multipliziermittel (28, 30; 27, 29; 34) umfasst, welches während jedes Messzeitgebiets des empfangenen Signals ausgebildet ist es mit einem zeitunabhängigen Signal zu multiplizieren;

ein Integratormittel (32; 31; 34), das das so multiplizierte Signal während der Zeit für das Zeitgebiet integriert;

wobei das Berechnungsmittel (9; 34) das Signal teilt, multipliziert durch das zeitabhängige Signal und integriert mit dem Signal multipliziert mit dem zeitunabhängigen Signal und integriert; und dass

die Berechnungseinheit (9; 34) die Platzierung des Messzeitgebiets innerhalb des Messzeitintervalls als optimal bestimmt, wenn dieses Teilen der Null am nächsten ist.

21. Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei das gesendete Messlichtsignal auch angeordnet ist über einen inneren Messpfad im Instrument gesendet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das gleiche Feinmessmittel (11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 9; 34) verwendet wird, oder ein anderes Feinmessmittel (10, 12, 14, 18, 20, 22, 24; 34) vorhanden ist für das Messzeitgebiet, in dem der innere Messpuls im Messzeitintervall empfangen wird; und dass

die Berechnungseinheit (9; 34) ausgebildet ist den gemessenen Abstand beruhend auf der Zeit zwischen den zwei Messzeitgebieten und der Position der Pulse innerhalb von diesen zu berechnen.

22. Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei ein gesendetes Messlichtsignal auch über einen inneren Messpfad im Instrument gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinmessmittel ausgebildet ist eine Feinmessung für das Messzeitgebiet durchzuführen, in dem der innere Messpuls empfangen wird, der als Referenzpuls bezeichnet wird;

durch eine Abtastvorrichtung, die den durch den inneren Messpfad empfangenen Puls während der Feinverschiebung des Abtastmoments oder des Referenzpulses abtastet, sodass eine enge Abtastung des inneren Messpulses erhalten wird, und

durch eine Berechnungseinheit (44), die ausgebildet ist Parameter in einem mathematischen Ausdruck zu berechnen, welcher die Form des Pulses aus den Amplituden der Abtastpunkte beschreibt.

23. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Abtastvorrichtung (46), die ausgebildet ist während der Feinmessung eine dünne Abtastung durchzuführen, mit mindestens zwei Abtastungen pro reflektierten Messpuls, mit einem Startpunkt in jedem Messzeitintervall von dem Startzeitpunkt, der während der Grobmessung fixiert wurde, und dass

die Steuereinheit (44), nach dem Kombinieren der Messresultate der Messungen während der Feinabtastprozedur ausgebildet ist die kombinierten Abtastamplituden mit dem berechneten Ausdruck für die Pulsform zu vergleichen, und nach der Zeitverschiebung zu suchen, welche die beste Übereinstimmung ergibt, wobei diese Zeitverschiebung zusammen mit der Startzeit des Abtastintervalls die gesuchte Zeitdifferenz zwischen dem Referenzpuls und dem Messpuls ergibt.