GPS激光测亩仪的制作方法

本实用新型涉及光电测距领域，具体涉及GPS激光测亩仪。

背景技术：

随着科技的进步和发展，人们对距离测量的要求越来越高，现有的测亩仪都是采用GPS 全球卫星定位系统提供实时的经度、纬度、高程等导航和定位信息，利用GPS的定位功能，得出各个点的坐标，再通过数学方法计算出距离、面积等数据。但是这样测量方法对于小面积土地(小于1亩)的测量精度不高，误差较大。对于一些直线距离，用GPS测量需要时间长且繁琐，且GPS定位系统易受干扰。在测量室内距离时，无法使用GPS定位。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种可以实现室内测量且测量精度高的GPS激光测亩仪。

一种GPS激光测亩仪，包括控制主板、显示电路、GPS电路、激光测距电路、电源供电和管理电路、按键电路；所述激光测距电路与所述控制主板连接，并在所述控制主板控制下用相位法进行激光测距，所述激光测距电路预设置多种测尺频率，以综合计算出单一距离值；所述GPS电路用于接收GPS射频信号，将位置信息发送至所述控制主板，所述控制主板控制所述显示电路显示相关数据；所述电源供电和管理电路具有电池，用于给所述控制主板和各电路模块提供电源。

进一步地，所述控制主板为MTK系统，所述MTK系统包括微控制器以及与各电路模块连接的输入输出控制电路，所述微控制器用于所述MTK系统控制，所述MTK系统的输入输出控制电路包括与所述各电路模块连接的接口电路，用于控制所述各电路模块。

进一步地，所述激光测距电路连接至所述MTK系统，将测得的距离值发送至所述MTK 系统。

进一步地，所述显示电路具有显示屏，所述MTK系统具有显示控制电路，所述显示电路和所述MTK系统的所述显示控制电路连接，用于显示文字、图片、数字信息。

进一步地，所述GPS电路包括天线单元和接收单元，所述天线单元包括接收天线、滤波器和低噪音放大器，所述接收单元包括信号通道单元、时钟晶体振荡器、GPS晶体振荡器、接收机处理器，所述接收单元完成GPS射频信号的下变频和模数转换处理，并将处理后的信号发送至所述MTK系统。

进一步地，所述电源供电和管理模块连接于所述MTK系统，所述电源供电和管理电路具有电池，所述MTK系统的电源管理模块用于实时检测所述电池的电压和温度，进行过压保护和欠压保护。

进一步地，所述按键电路用于人机交互界面输入操作，所述按键电路连接于所述MTK 系统，所述MTK系统用于接收所述按键电路的按键信息后并判断按键输入信息，并控制所述显示电路显示及语音播放相应操作信息。

进一步地，还包括功放电路，所述功放电路用于实时语音播放，所述功放电路具有扬声器，所述功放电路连接于所述MTK系统，所述MTK系统软解码音频信号后，经过所述功放电路放大音频信号并播放语音信息。

进一步地，还包括SD卡电路，所述MTK系统具有SD接口，所述SD卡电路用于存储用户信息，与所述MTK系统的所述SD接口连接。

进一步地，还包括LED电路，所述LED电路包括照明LED灯和验钞LED灯，通过所述按键电路输入信息，由所述MTK系统控制相应的LED灯操作。

上述GPS激光测亩仪中，在GPS测亩仪的基础上添加了所述激光测距电路，所述激光测距电路使用相位法测距技术，可以在室内测量，也可以测量直线距离，并将小面积测量精度提高到毫米级别。所述GPS激光测亩仪结构简单，测量精度高，满足多种环境下的测量要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例的GPS激光测亩仪模块结构示意图；

图2是本实用新型实施例的GPS激光测亩仪的激光测距原理图；

图3是本实用新型实施例的GPS激光测亩仪的GPS电路图；

图4是本实用新型实施例的GPS激光测亩仪的激光测距电路图；

图5是本实用新型实施例的GPS激光测亩仪的功放电路图；

图6是本实用新型实施例的GPS激光测亩仪的LED电路图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1至图6，示出一种GPS激光测亩仪，包括控制主板11、显示电路、GPS电路 12、激光测距电路13、电源供电和管理电路14、按键电路15、功放电路16、LED电路17、 SD卡电路；所述激光测距电路13与所述控制主板11连接，并在所述控制主板11控制下用相位法进行激光测距，所述激光测距电路13预设置多种测尺频率，以综合计算出单一距离值；所述GPS电路12用于接收GPS射频信号，将位置信息发送至所述控制主板11，所述控制主板11控制所述显示电路显示相关数据；所述电源供电和管理电路14具有电池，用于给所述控制主板11和各电路模块提供电源。

本实施例中，所述控制主板11为MTK系统11，所述MTK系统11包括微控制器以及与各电路模块连接的输入输出控制电路，所述微控制器用于所述MTK系统11控制，所述MTK 系统11的输入输出控制电路包括与所述各功能模块连接的接口电路，用于控制所述各电路模块。目前很多手机采用MTK系统，本实施例的控制主板即将该系统转用于测亩仪。

如图3所示，所述GPS电路12包括天线单元121和接收单元122，所述天线单元121 包括接收天线1211、滤波器1212和低噪音放大器1213，所述接收单元122包括信号通道单元1221、时钟晶体振荡器1222、GPS晶体振荡器1223、接收机处理器1224，所述接收单元 122完成GPS射频信号的下变频和模数转换处理，并将处理后的信号发送至所述MTK系统 11。

如图4所示，所述激光测距电路13具有多个USB接口，所述激光测距电路13通过USB 接口连接至所述MTK系统11，将测得的距离值发送至所述MTK系统11。所述显示电路具有显示屏，所述MTK系统11具有显示控制电路，所述显示电路和所述MTK系统11的所述显示控制电路连接，用于显示文字、图片、数字信息。

所述电源供电和管理模块14连接于所述MTK系统11，所述电源供电和管理电路14具有电池，所述MTK系统11的电源管理模块用于实时检测所述电池的电压和温度，进行过压保护和欠压保护。

所述按键电路15用于人机交互界面输入操作，所述按键电路15连接于所述MTK系统 11，所述MTK系统11用于接收所述按键电路15的按键信息后并判断按键输入信息，并控制所述显示电路显示及语音播放相应操作信息。所述按键电路15采用常规的按键电路。

如图5所示，所述功放电路16用于实时语音播放，所述功放电路16具有扬声器，所述功放电路16连接于所述MTK系统11，所述MTK系统11软解码音频信号后，经过所述功放电路16放大音频信号并播放语音信息。

所述MTK系统11具有SD接口，所述SD卡电路用于存储用户信息，与所述MTK系统 11的所述SD接口连接。

如图6所示，所述LED电路17包括照明LED灯和验钞LED灯，通过所述按键电路输入信息，由所述MTK系统11控制相应的LED灯操作。

本实施例中一个测尺频率的测量方法如下：

测距开始后，用测尺频率为f的正弦信号对所需发射的激光进行调制后，将调制后的激光信号发射至待测距目标；

经过目标表面反射的回波光信号被激光测距电路接收，并被光电转换电路转换成电信号；

将电信号经过滤波器滤波后，得到只保留调制信号频率分量的接收信号；

将发射前的信号与接收到的信号输入测相电路，比较两个信号的相位差；

根据已知的相位差，计算出待测距离d为整相位数加上确定的相位移计算所得的不足整周期的尾数值。

激光测距原理如下：

设光在空气中传播的速度为c，在A、B两点之间往返时间与距离关系为：

d＝(1/2)ct.…………………………(1)

由(1)公式可知，距离测量转化为时间测量，而由于对时间测量不准确，所以时间测量转化为对相位测量，相位测量可以达到很高的精度。

设载波的频率为f的调制光，往返时间为t，相位移为Φ波形如图2所示：

设在起始时刻t1发射的调制光光强为：

I1＝Asin(wt1+Φ0)………………………..(2)

接收时刻t2的调制光光强为：I2＝Asin(wt1+wt2+Φ0)…………………….(3)

由(2)(3)可知，发射时刻和接收时刻的相位差Φ：Φ＝wt＝2πft…….……(4)

由(4)可知时间差为：t＝Φ/(2πf)……………………………………..(5)

把(5)代人(1)公式：

d＝(1/2)ct＝(c/2)*[Φ/(2πf)]＝(l/2)[N+(△Φ/2π)]＝Ls(N+△N)……….….(6)

式(6)中，l＝c/f，Ls＝l/2，N为整波数，△N为不足整波数的尾数，Ls为测尺的长度。

目前任何测量交变信号相位移的方法都不能测记所经过的整相位数，即无法确定相位移φ中包含的2π的整倍数N，而只能确定不足整周期2π的尾数值Δφ，当待测的距离较长时，为了既保证必需的测距精度，可以在激光测距电路中设置几种不同的测尺频率，即相当于设置了几把长度不同、最小分划值也不相同的尺子，用它们同时测量某段距离，然后将各自所测的结果组合起来，就可得到单一的、精确的距离值。

上述GPS激光测亩仪中，所述激光测距电路13使用相位法测距技术，可以在室内测量，也可以测量直线距离，并将小面积测量精度提高到毫米级别。所述GPS激光测亩仪结构简单，测量精度高，满足多种环境下的测量要求，给用户带来更大的价值和用户体验，本实用新型结构简单，装配工艺简便，成本低廉，便于推广。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。