一种复合激光测距方法
阅读说明：本技术 一种复合激光测距方法 (Composite laser ranging method ) 是由 黄毅 李明远 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种复合激光测距方法,包括调频测距模式和相位测量模式,包括调频测距模式和相位测量模式,首先采用调频测距模式得到粗测的距离,然后采用相位测量模式测距结合调频测距模式的粗测距离得到精确距离,两者结合得出精准测距；本发明的有益效果是,通过调频测距模式得出粗测距离结合相位测量模式得出精确距离,从而实现精准测距,能够兼顾精度与速度,便于人们进行使用。(The invention discloses a composite laser ranging method, which comprises a frequency modulation ranging mode and a phase measurement mode, wherein the frequency modulation ranging mode and the phase measurement mode are included, firstly, the frequency modulation ranging mode is adopted to obtain a roughly measured distance, then, the phase measurement mode is adopted to measure the distance and combine the roughly measured distance of the frequency modulation ranging mode to obtain an accurate distance, and the two modes are combined to obtain an accurate distance; the invention has the advantages that the rough measurement distance is obtained through the frequency modulation distance measurement mode, the accurate distance is obtained through the phase measurement mode, the accurate distance measurement is realized, the precision and the speed can be considered, and the use by people is convenient.)
技术领域
本发明涉及激光测距技术领域，特别是一种复合激光测距方法。
背景技术
随着科技的发展，技术的进步，航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、高档数控机床、机器人装备等高端装备制造行业对大尺度三维精密测量的精度、量程和测量速度等性能提出了严苛的要求；现有的激光扫描测量技术由于需要配合机械扫描装置对目标进行逐点测量，在测量过程中无法兼顾测量精度和测量速度；鉴于现有技术存在的缺陷，我们设计了一种复合激光测距方法，从而满足精度和速度的需要。
发明内容
由于目前的测距方法无法兼顾测量精度和测量速度，因此我们在现有技术缺陷的基础上设计了一种复合激光测距方法，测量精度比较准，测量速度也较快，便于人们使用。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种复合激光测距方法，包括调频测距模式和相位测量模式，首先采用调频测距模式得到粗测的距离，然后采用相位测量模式测距结合调频测距模式的粗测距离得到精确距离，两者结合得出精准测距。
对本技术方案的进一步补充，所述调频测距模式包括以下工作步骤：
(1)、确定一个PLL芯片，其有固定的输入时钟信号，其控制信号通过IIC或SPI通讯协议控制；
(2)、控制器通过控制信号将PLL芯片设置为需要得到的频率；
(3)、经步骤(2)信号后输出频率f0，然后通过分频器将其分成两个频率相同、相位相差90°的频率，分别f1和f2；
(4)、接着f1分成两个支频，其中一个支频经过PA输出一个参考频率fRef，另一个支频输入I信号载波，f2输入Q信号载波，IQ信号是频率相同、相位差90°的两个低频信号，f1的另一个支频和f2分别与IQ信号进行调制操作，利用IQ信号对f1的另一个支频和f2调制，两路调制信号累加后得到fI+f2,然后经过PA输出，驱动激光管发出调制激光；
(5)、激光发射后，遇到物体漫反射回来，被APD接收，解析出接收信号fI+f2，该信号与PA发射的信号进行混频操作，从而获得频率差值；
(6)、根据频率差获得粗测距离。
对本技术方案的进一步补充，所述相位测量模式包括以下工作步骤：
(1)、确定一个PLL芯片，其有固定的输入时钟信号，其控制信号通过IIC或SPI通讯协议控制；
(2)、控制器通过控制信号将PLL芯片设置为需要得到的频率；
(3)、经步骤(2)信号后输出频率f3，然后通过分频器将其分成两个频率相同、相位相差90°的频率，分别f4和f5；
(4)、接着f4分成两个支频，其中一个支频经过PA输出一个参考频率fRef1，输出给APD，另一个支频输入I信号载波，f5输入Q信号载波，IQ信号是频率相同、相位差90°的两个低频信号，f4的另一个支频和f5分别与IQ信号进行调制操作，利用IQ信号对f4的另一个支频和f5调制，两路调制信号累加后得到fI4+f5,然后经过PA输出，驱动激光管发出调制激光；
(5)、激光发射后，遇到物体漫反射回来，被APD接收，由于APD上调制有fRef1信号，返回的信号fI4+f5与fRef1信号进行乘法操作后，只剩下fI4的低频信号；
(6)、通过计算fI4和I信号的相位差，结合所述粗测距离，从而计算出精确距离。
对本技术方案的进一步补充，时钟信号采用有源晶振或外部输入或温补晶体。
对本技术方案的进一步补充，IQ信号输入频率为100Hz-10MHz。
对本技术方案的进一步补充，时钟信号输入采用单边带调制方法。
对本技术方案的进一步补充，所述PLL的时钟补偿值为0-5GHZ。
其有益效果在于，通过PLL+IQ单边带调制能够实现FMCW测距和相位测距，两者结合测距能够达到精度和测速的配合，测距准确，精度比较高，实用；并且直接输出正弦信号，减少滤波电路，减少干扰信号，便于人们使用。
附图说明
图1是本发明的工作流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员对本技术方案更加清楚，下面将结合附图1详细阐述本发明的技术方案：
本发明是先通过调频测距然后采用相位测距，最终将两者结合比较得出更精确的距离，本技术方案将两者结合测距精度超过两者各自的测距，测速相应是两者的结合；下面将详细本发明的技术方案：
一种复合激光测距方法，包括调频测距模式和相位测量模式，首先采用调频测距模式得到粗测的距离，然后采用相位测量模式测距结合调频测距模式的粗测距离得到精确距离，两者结合得出精准测距。
其中，所述调频测距模式包括以下工作步骤：
(1)、确定一个PLL芯片，其有固定的输入时钟信号，其控制信号通过IIC或SPI通讯协议控制；
(2)、控制器通过控制信号将PLL芯片设置为需要得到的频率；
(3)、经步骤(2)信号后输出频率f0，然后通过分频器将其分成两个频率相同、相位相差90°的频率，分别f1和f2；
(4)、接着f1分成两个支频，其中一个支频经过PA输出一个参考频率fRef，另一个支频输入I信号载波，f2输入Q信号载波，IQ信号是频率相同、相位差90°的两个低频信号，f1的另一个支频和f2分别与IQ信号进行调制操作，利用IQ信号对f1的另一个支频和f2调制，两路调制信号累加后得到fI+f2,然后经过PA输出，驱动激光管发出调制激光；
(5)、激光发射后，遇到物体漫反射回来，被APD接收，解析出接收信号fI+f2，该信号与PA发射的信号进行混频操作，从而获得频率差值；
(6)、根据频率差获得粗测距离。
所述相位测量模式包括以下工作步骤：
(1)、确定一个PLL芯片，其有固定的输入时钟信号，其控制信号通过IIC或SPI通讯协议控制；
(2)、控制器通过控制信号将PLL芯片设置为需要得到的频率；
(3)、经步骤(2)信号后输出频率f3，然后通过分频器将其分成两个频率相同、相位相差90°的频率，分别f4和f5；
(4)、接着f4分成两个支频，其中一个支频经过PA输出一个参考频率fRef1，输出给APD，另一个支频输入I信号载波，f5输入Q信号载波，IQ信号是频率相同、相位差90°的两个低频信号，f4的另一个支频和f5分别与IQ信号进行调制操作，利用IQ信号对f4的另一个支频和f5调制，两路调制信号累加后得到fI4+f5,然后经过PA输出，驱动激光管发出调制激光；
(5)、激光发射后，遇到物体漫反射回来，被APD接收，由于APD上调制有fRef1信号，返回的信号fI4+f5与fRef1信号进行乘法操作后，只剩下fI4的低频信号；
(6)、通过计算fI4和I信号的相位差，结合调频测距模式得到的粗测距离，从而能够计算出精确距离，测距精度高于两者之间的任意一个。
其中，时钟信号采用有源晶振或外部输入或温补晶体。
对IQ信号的输入频率进一步限定，IQ信号输入频率为100Hz-10MHz。
对本技术方案的进一步补充，时钟信号输入采用单边带调制方法。
其中，所述PLL的时钟补偿值为0-5GHZ。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。