本發(fā)明涉及光學(xué)儀器制造行業(yè)，尤其涉及一種提高脈沖測距精度的方法及脈沖測距設(shè)備。
背景技術(shù)：
：對于脈沖激光測距的測量精度主要依賴于激光脈沖的上升沿、接收通道的帶寬、探測器的信噪比和時(shí)間間隔測量的精確度。主要從激光飛行時(shí)間t出發(fā)考慮距離的精度，其中最關(guān)鍵的技術(shù)是如何準(zhǔn)確確定t的起止時(shí)刻和精確測量時(shí)間間隔，他們分別用時(shí)刻鑒別法和時(shí)間間隔法。對于時(shí)間間隔法，要確定t的起止時(shí)刻和精確測量時(shí)間間隔存在較大的誤差，檢測精度還有待提高，如果購買高精度的檢測設(shè)備則價(jià)格昂貴。對于時(shí)刻鑒別方法，回波信號在傳輸過程中，幅度和上升時(shí)間的變化會引起時(shí)間漂移誤差，這也是影響最終測距精度的原因之一。時(shí)刻鑒別的主要作用是對放大電路的輸出信號進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，為系統(tǒng)產(chǎn)生起始信號和同步信號，其性能直接影響著測時(shí)精度和系統(tǒng)的距離分辨率。常用的時(shí)刻鑒別方法有前沿時(shí)刻鑒別法，高通容阻鑒別法，恒比定時(shí)法。其中恒比定時(shí)法能有效的抑制幅度變化帶來的定時(shí)誤差，脈沖波形形狀近似不變時(shí)，可以認(rèn)為脈沖上升沿相同幅度比例點(diǎn)所對應(yīng)的時(shí)間不變，所以可以采取在脈沖的固定比例點(diǎn)觸發(fā)計(jì)數(shù)器來提高系統(tǒng)的測量精度。但這種檢測方法還存在一些弊端，主要體現(xiàn)在：1、電路復(fù)雜，成本較高；2、扛抗噪能力差。本發(fā)明就是在這樣的背景下而研制的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一個(gè)目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供了一種提高脈沖測距精度的方法，它具有度高，可測距離范圍大的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種提高脈沖測距精度的方法，其特征在于包含有如下步驟：a.發(fā)射激光脈沖，同時(shí)開始計(jì)時(shí)；b.分別記錄激光發(fā)射信號到回波的上升沿信號之間的時(shí)間ti以及回波下降沿信號之間的時(shí)間ti+1，i為自然數(shù)；c.得到初始測量距離xi＝(ti*v)/2，回波脈沖寬度yi＝(ti+1-ti)*v,其中v代表光速，單位m/s，ti+1及ti的單位為s；d.通過麥夸特法，利用初始測量距離xi,回波脈沖寬度yi,基于矩陣數(shù)據(jù)的非線性曲線得出擬合距離zi的函數(shù)關(guān)系；e.將i次測量得到的擬合距離zi取平均值，得到算數(shù)平均數(shù)Zi＝進(jìn)一步地，在進(jìn)行步驟d之前，進(jìn)行數(shù)據(jù)去毛刺處理。進(jìn)一步地，所述擬合距離zi與初始測量距離xi、回波脈沖寬度yi函數(shù)關(guān)系式為：zi＝p1+p2*xi+p3*xi^2+p4*xi^3+p5*xi^4+p6*xi^5+p7*Ln(yi)+p8*(Ln(yi))^2+p9*(Ln(yi))^3+p10*(Ln(yi))^4+p11*(Ln(yi))^5)，其中，zi的單位為m，P1至P11共11項(xiàng)均為常數(shù)，其分別代表的數(shù)值是：p1-1161.79634266575p21.02058643936279p39.07483635272553E-5p4-2.92121318593416E-5p5-1.18338581541675E-9p66.86918878691231E-9p71569.18417162218p8-846.284328981365p9227.456869050678p10-30.446137025306p111.6233145223763其中E表示科學(xué)計(jì)數(shù)法符號。本發(fā)明第一技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果是：通過麥夸特法，利用初始測量距離x,回波脈沖寬度y,基于矩陣數(shù)據(jù)的非線性曲線擬得出擬合距離zi的函數(shù)關(guān)系，測得的距離精度高，成本低。本發(fā)明的第二個(gè)目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種脈沖測距設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種脈沖測距設(shè)備，其特征在于包含控制模塊，激光發(fā)射模塊，回波接收模塊，時(shí)刻鑒別單元模塊，回波寬度鑒別模塊，回波前沿時(shí)刻時(shí)間鑒別模塊，函數(shù)擬合模塊；激光發(fā)射模塊，回波接收模塊，時(shí)刻鑒別單元模塊，回波寬度鑒別模塊，回波前沿時(shí)刻時(shí)間鑒別模塊，函數(shù)擬合模塊均與控制模塊控制連接，其中，所述函數(shù)擬合模塊的擬合規(guī)則是：zi＝p1+p2*xi+p3*xi^2+p4*xi^3+p5*xi^4+p6*xi^5+p7*Ln(yi)+p8*(Ln(yi))^2+p9*(Ln(yi))^3+p10*(Ln(yi))^4+p11*(Ln(yi))^5)，其中，zi的單位為m，P1至P11共11項(xiàng)均為常數(shù)，其分別代表的數(shù)值是：p1-1161.79634266575p21.02058643936279p39.07483635272553E-5p4-2.92121318593416E-5p5-1.18338581541675E-9p66.86918878691231E-9p71569.18417162218p8-846.284328981365p9227.456869050678p10-30.446137025306p111.6233145223763其中E表示科學(xué)計(jì)數(shù)法符號。由于本發(fā)明第二個(gè)技術(shù)方案采用第一個(gè)方案所涉及的方法，因此它也具有第一個(gè)有方案的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，本方案還具備結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠的優(yōu)點(diǎn)。附圖說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖1為本發(fā)明所指檢測方法的測距原理框圖。圖2為本發(fā)明所指檢測方法中同一時(shí)刻同相位的兩個(gè)脈沖回波示意圖。圖3是本發(fā)明所脈沖測距設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架示意圖。具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參考圖1及圖2所示，一種提高脈沖測距精度的方法，其特征在于包含有如下步驟：a.發(fā)射激光脈沖，同時(shí)開始計(jì)時(shí)；b.分別記錄激光發(fā)射信號到回波的上升沿信號之間的時(shí)間ti以及回波下降沿信號之間的時(shí)間ti+1，i為自然數(shù)；c.得到初始測量距離xi＝(ti*v)/2，回波脈沖寬度yi＝(ti+1-ti)*v,其中v代表光速，單位m/s，ti+1及ti的單位為s；d.通過麥夸特法，利用初始測量距離xi,回波脈沖寬度yi,基于矩陣數(shù)據(jù)的非線性曲線得出擬合距離zi的函數(shù)關(guān)系；e.將i次測量得到的擬合距離zi取平均值，得到算數(shù)平均數(shù)Zi＝作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在進(jìn)行步驟d之前，進(jìn)行數(shù)據(jù)去毛刺處理，這樣可以去除一些干擾數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，擬合距離zi與初始測量距離x、回波脈沖寬度y函數(shù)關(guān)系式為：zi＝p1+p2*xi+p3*xi^2+p4*xi^3+p5*xi^4+p6*xi^5+p7*Ln(yi)+p8*(Ln(yi))^2+p9*(Ln(yi))^3+p10*(Ln(yi))^4+p11*(Ln(yi))^5)，其中，z的單位為m，P1至P11共11項(xiàng)均為常數(shù)，其分別代表的數(shù)值是：p1-1161.79634266575p21.02058643936279p39.07483635272553E-5p4-2.92121318593416E-5p5-1.18338581541675E-9p66.86918878691231E-9p71569.18417162218p8-846.284328981365p9227.456869050678p10-30.446137025306p111.6233145223763其中E表示科學(xué)計(jì)數(shù)法符號，例如，E-5代表10^-5。如表1.1所示，通過實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測，在未進(jìn)行函數(shù)擬合補(bǔ)償?shù)那闆r下，得到的檢測數(shù)據(jù)精度不夠。表1.1測量距離(單位m)回波寬度(單位m)真實(shí)距離(單位m)誤差(單位m)2.721.81.75810.94192.753.22.42670.27333.880.93.72670.07334.8864.790.015.784.85.66250.0375683.9607.878.17.720.088.4778.41-0.019.573.19.470.0310.468.710.360.0411.666.311.510.0912.662.612.6013.659.313.570.0314.655.914.560.0415.750.415.680.0216.948.816.680.2217.94717.740.161944.718.860.1419.942.419.630.2720.840.420.490.3121.937.421.570.3323.221.722.40.823.933.323.50.42526.424.420.58262725.350.6527.22726.540.6628.226.227.50.729.423.728.540.8630.324.629.50.8通過利用函數(shù)關(guān)系式：zi＝p1+p2*xi+p3*xi^2+p4*xi^3+p5*xi^4+p6*xi^5+p7*Ln(yi)+p8*(Ln(yi))^2+p9*(Ln(yi))^3+p10*(Ln(yi))^4+p11*(Ln(yi))^5)，將i次測量得到的擬合距離zi取平均值，得到算數(shù)平均數(shù)最終擬合出的檢測情況如表1.2所示。表1.2測量距離x回波寬度y真實(shí)距離s擬合距離Zi誤差2.721.81.75811.760447-0.0023472.753.22.42672.433575-0.0068753.880.93.72673.7029070.0237934.8864.794.79483-0.004835.784.85.66255.688073-0.025573683.965.9788250.0211757.878.17.727.757497-0.0374978.4778.418.3626690.0473319.573.19.479.4690520.00094810.468.710.3610.37189-0.0118911.666.311.5111.57935-0.0693512.662.612.612.572790.0272113.659.313.5713.559710.0102914.655.914.5614.537420.0225815.750.415.6815.582520.0974816.948.816.6816.7659-0.085917.94717.7417.74263-0.002631944.718.8618.80850.051519.942.419.6319.67073-0.0407320.840.420.4920.53386-0.0438621.937.421.5721.57382-0.0038223.221.722.422.40757-0.0075723.933.323.523.470450.029552526.424.4224.370670.04933262725.3525.37271-0.0227127.22726.5426.54901-0.0090128.226.227.527.50091-0.0009129.423.728.5428.57914-0.0391430.324.629.529.491840.0081631.521.930.530.54414-0.0441432.42231.531.423480.0765233.421.632.432.375170.0248334.521.633.4533.442410.0075935.621.434.534.499430.0005736.721.235.535.55636-0.0563639.421.338.238.183790.0162150.221.148.948.89991E-04從表1.1和表1.2的檢測結(jié)果對比情況來看，采用本發(fā)明的檢測方法所得到的檢測誤差大大降低，檢測精度大大提高。參考圖3所示，本發(fā)明還公開了一種脈沖測距設(shè)備，包含控制模塊，激光發(fā)射模塊，回波接收模塊，時(shí)刻鑒別單元模塊，回波寬度鑒別模塊，回波前沿時(shí)刻時(shí)間鑒別模塊，函數(shù)擬合模塊；激光發(fā)射模塊，回波接收模塊，時(shí)刻鑒別單元模塊，回波寬度鑒別模塊，回波前沿時(shí)刻時(shí)間鑒別模塊，函數(shù)擬合模塊均與控制模塊控制連接，其中，所述函數(shù)擬合模塊的擬合規(guī)則是：zi＝p1+p2*xi+p3*xi^2+p4*xi^3+p5*xi^4+p6*xi^5+p7*Ln(yi)+p8*(Ln(yi))^2+p9*(Ln(yi))^3+p10*(Ln(yi))^4+p11*(Ln(yi))^5)，其中，z的單位為m，P1至P11共11項(xiàng)均為常數(shù)，其取值分別與前述相同，控制模塊上設(shè)有濾除毛刺的濾波電路。其中E表示科學(xué)計(jì)數(shù)法符號。通過將多次測得的zi進(jìn)行算術(shù)平均，可獲得很高的檢測精度。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施方式”、“一些實(shí)施方式”、“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。當(dāng)前第1頁1 2 3