使用合成波激光测距的位置确定的制作方法_5

文档序号:8318041阅读:来源:国知局
成干涉波束。因而,每个目标将照射激光测距传感器801-803的光电探测器阵列中的不同的光电探测器元件。来自光电探测器阵列中的的独立光电探测器元件的输出随后能够被处理以测量到每个目标的距离。随后,使用三边测量法能够确定每个目标的位置。
[0086]本公开也包含根据以下条款的配置:
[0087]1.一种装置,其包括:
[0088]至少三个激光测距传感器,每个被配置为朝向目标直射连续波光的传感器波束,其中所述传感器波束的波束扩展具有大于所述目标的宽度的宽度;
[0089]所述激光测距传感器中的每个被配置为组合干涉波束与本地振荡器波束以生成合成波波束,其中所述干涉波束由从所述目标反射并干涉所述传感器波束的光产生;
[0090]所述激光测距传感器中的每个包含光电探测器器件,所述光电探测器器件包括被配置为感测所述合成波波束的光电探测器阵列,并基于所述光电探测器阵列的输出测量到所述目标的距离;以及
[0091]控制器,其被配置为从每个所述激光测距传感器接收距离测量值并基于所述距离测量值计算所述目标在坐标系中的位置。
[0092]2.根据条款I所述的装置,其中:
[0093]所述光电探测器阵列包括数字照相机中的组件。
[0094]3.根据条款I所述的装置,其中所述激光测距传感器中的至少一个包括:
[0095]第一连续波激光器,其被配置为生成第一光束;
[0096]第二连续波激光器,其被配置为生成第二光束;
[0097]第三连续波激光器,其被配置为生成第三光束;
[0098]第一光组合器,其被配置为组合所述第一、第二、以及第三光束以生成所述传感器波束;
[0099]望远镜,其被配置为将所述传感器波束聚焦在所述目标上,其中来自所述目标的反射光干涉所述传感器波束,从而产生所述干涉波束;
[0100]移频器单元,其被配置为接收所述第一、第二以及第三光束的一部分,并频移所述第一、第二以及第三光束以生成第一、第二以及第三本地振荡器波束;
[0101]第二光组合器,其被配置为组合所述干涉波束和所述第一、第二以及第三本地振荡器波束以生成所述合成波波束;
[0102]所述光电探测器器件包括被配置为感测所述合成波波束以生成输出信号的光电探测器阵列;以及
[0103]信号处理器,其被配置为处理来自所述光电探测器阵列的所述输出信号以检测由所述第一光束和所述第一本地振荡器波束的组合产生的第一外差,检测由所述第二光束和所述第二本地振荡器波束的组合产生的第二外差,检测由所述第三光束和所述第三本地振荡器波束的组合产生的第三外差,以及确定每个所述第一、第二以及第三外差的光相位;
[0104]所述信号处理器被配置为基于所述第一光束的第一频率和所述第二光束的第二频率之间的差值确定第一合成波的第一合成波长,基于所述第一外差的第一光相位和所述第二外差的第二光相位间之间的差值确定所述第一合成波的第一合成相位,以及基于所述第一合成波长和所述第一合成相位确定到所述目标的距离。
[0105]4.根据条款3所述的装置,其中:
[0106]所述信号处理器被配置为基于所述第一光束的所述第一频率和所述第三光束的第三频率之间的差值确定第二合成波的第二合成波长,基于所述第一外差的所述第一光相位和所述第三外差的第三光相位之间的差值确定所述第二合成波的第二合成相位,以及进一步基于所述第二合成波长和所述第二合成相位确定到所述目标的距离。
[0107]5.根据条款4所述的装置,其中:
[0108]所述信号处理器被配置为将所述第一合成波长与所述第一合成相位相乘以计算所述第一合成波的到所述目标的第一距离测量值。
[0109]6.根据条款5所述的装置,其中:
[0110]所述信号处理器被配置为通过用所述第一合成波的计算的所述第一距离测量值除以所述第二合成波的所述第二合成波长来计算所述第二合成波的估计相位,将所述估计相位的整数部分添加到所述第二合成相位以获得所述第二合成波的总相位,以及把所述第二合成波的所述总相位与所述第二合成波长相乘以计算所述第二合成波的第二距离测量值。
[0111]7.根据条款3所述的装置,其中所述激光测距传感器中的至少一个还包括:
[0112]频率梳激光器,其被配置为生成包括频率梳的一组光束;
[0113]第三光组合器,其被配置为组合来自所述频率梳激光器的所述光束组与来自所述第一、第二以及第三连续波激光器的所述第一、第二以及第三光束;以及
[0114]相位锁控制器,其被配置为比较所述第一、第二以及第三光束的频率与由所述频率梳激光器生成的频率梳,且将来自所述第一、第二以及第三连续波激光器的所述第一、第二以及第三光束的频率调谐到所述频率梳的不同梳齿。
[0115]8.根据条款7所述的装置,其中:
[0116]所述频率梳的梳齿通过所述频率梳激光器的脉冲重复频率分隔开;以及
[0117]所述频率梳激光器的所述脉冲重复频率被绑定到频率标准。
[0118]9.根据条款8所述的装置,其中:
[0119]所述频率标准由美国国家标准技术研究所(NIST)限定。
[0120]10.根据条款3所述的装置,其中:
[0121]所述信号处理器被配置为计算所述光电探测器阵列中独立像素的距离测量值。
[0122]11.一种测量目标在坐标系中的位置的方法,所述方法包括:
[0123]朝向所述目标直射来自至少三个激光测距传感器中的每个的连续波光的传感器波束,其中所述传感器波束的波束扩展具有大于所述目标的宽度的宽度;
[0124]在每个所述激光测距传感器中,组合干涉波束与本地振荡器波束以生成合成波波束,其中所述干涉波束由从所述目标反射且干涉所述传感器波束的光产生;
[0125]在每个所述激光测距传感器中,使用光电探测器阵列感测所述合成波波束;
[0126]在每个所述激光测距传感器中,基于所述光电探测器阵列的输出测量到所述目标的距离;
[0127]基于来自所述激光测距传感器的距离测量值计算所述目标在所述坐标系中的位置。
[0128]12.根据条款11所述的方法,其中感测所述合成波波束包括:
[0129]通过数字照相机中的光电探测器阵列感测所述合成波波束。
[0130]13.根据条款11所述的方法,其中所述激光测距传感器中的至少一个中的直射传感器波束、感测干涉波束以及测量到所述目标的距离的步骤还包括:
[0131]在第一连续波激光器、第二连续波激光器以及第三连续波激光器中的每一个中生成光束;
[0132]组合从所述第一、第二以及第三连续波激光器中接收的光束以生成所述传感器波束;
[0133]将所述传感器波束聚焦到所述目标上,其中来自所述目标的反射光干涉所述传感器波束,从而产生干涉波束;
[0134]移动从所述连续波激光器分割出的光束的频率以生成本地振荡器波束;
[0135]组合所述干涉波束与所述本地振荡器波束以生成所述合成波波束;
[0136]通过包括光电探测器阵列的光电探测器器件感测所述合成波波束;
[0137]处理来自所述光电探测器阵列的输出以检测由来自所述第一连续波激光器的第一光束和第一本地振荡器波束的组合产生的第一外差,检测由来自所述第二连续波激光器的第二光束和第二本地振荡器波束的组合产生的第二外差,以及检测由所述第三连续波激光器的第三光束和第三本地振荡器波束的组合产生的第三外差;
[0138]确定所述第一、第二以及第三外差中每个的光相位;
[0139]基于所述第一光束的第一频率和所述第二光束的第二频率之间的差值确定第一合成波的第一合成波长;
[0140]基于所述第一外差的第一光相位和所述第二外差的第二光相位之间的差值确定所述第一合成波的第一合成相位;以及
[0141]基于所述第一合成波长和所述第一合成相位确定到所述目标的距离。
[0142]14.根据条款13所述的方法,其还包括:
[0143]基于所述第一光束的所述第一频率和所述第三光束的第三频率之间的差值确定第二合成波的第二合成波长;
[0144]基于所述第一外差的所述第一光相位和所述第三外差的第三光相位之间的差值确定所述第二合成波的第二合成相位;
[0145]进一步基于所述第二合成波长和所述第二合成相位确定到所述目标的距离。
[0146]15.根据条款14所述的方法,其还包括:
[0147]将所述第一合成波长与所述第一合成相位相乘以计算所述第一合成波的到所述目标的第一距离测量值。
[0148]16.根据条款15所述的方法,其还包括:
[0149]通过用所述第一合成波的计算的所述第一距离测量值除以所述第二合成波的所述第二合成波长来计算所述第二合成波的估计相位;
[0150]将所述估计相位的整数部分添加到所述第二合成相位以获得所述第二合成波的总相位;以及
[0151]将所述第二合成波的所述总相位与所述第二合成波长相乘以计算所述第二合成波的第二距离测量值。
[0152]17.根据条款13所述的方法,其还包括:
[0153]通过频率梳激光器生成包括频率梳的一组光束;
[0154]组合来自所述频率梳激光器的所述光束组与来自所述第一、第二以及第三连续波激光器的所述第一、第二以及第三光束;
[0155]比较所述第一、第二以及第三光束的频率与由所述频率梳激光器生成的频率梳;以及
[0156]将来自所述第一、第二以及第三连续波激光器的所述第一、第二以及第三光束的频率调谐到所述频率梳的不同梳齿。
[0157]18.根据条款17所述的方法,其中:
[0158]所述频率梳的梳齿通过所述频率梳激光器的脉冲重复频率分隔开;以及所述频率梳激光器的所述脉冲重复频率被绑定到频率标准。
[0159]19.根据条款18所述的方法,其中:
[0160]所述频率标准由美国国家标准技术研究所(NIST)限定。
[0161]20.—种装置,其包括:
[0162]至少三个激光测距传感器,其中每个激光测距传感器被配置为:
[0163]朝向目标投射传感器波束,其中所述传感器波束包括来自至少三个连续波激光器的光束的组合;
[0164]组合干涉波束与本地振荡器波束以生成合成波波束,其中所述干涉波束由从所述目标反射并干涉所述传感器波束的光产生;使用光电探测器阵列感测所述合成波波束;以及
[0165]使用合成波干涉量度法处理所述合成波波束以测量到所述目标的距离;以及
当前第5页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1