数系数，然后对周期 数四舍五入取整：
[0048]
[0049] 其中□表示四舍五入取整；
[0050] 步骤1-3,获取距离表达式：将取整后的周期数代入激光测距方程，求得各个等式 所对应的距离，将获得的距离进行平均以获得最终的距离表达式：
[0051]
[0052] 其中万表示要求取的目标距离。
[0053] 步骤6包括：将小数周期与周期数之差代入步骤1-3的距离表达式以计算出目标 距离，距离表达式的各项系数alt与blt(i，te{l，2，...，k})是由最小二乘法求解出的常数 系数，其值只与调制波个数以及各调制波的波长相关。由于在设计测距系统时，调制波个数 和各调制波的波长都是预先确定好的，因此可以预先计算出距离表达式的系数，编程时直 接以数值代入。此时，只需要代入小数周期和周期数之差即可直接计算出目标距离。
[0054] 有益效果：与现有技术相比，本发明设计了一种相位式激光测距方法，首先计算目 标的近似距离，根据各调制波的视在相差利用差频测相法计算出近似距离；其次确定周期 数之差，根据近似距离利用激光测距方程求解不同频率调制波的周期数之差；接着对周期 数之差取整，测距系统不可避免地存在测相误差，周期数之差需要四舍五入取整；然后构建 超定线性方程组，将周期数之差与激光测距方程组合形成超定线性方程组；进而确定距离 表达式，利用最小二乘法求解超定线性方程组，获取最终距离表达式；最后计算目标距离， 在距离表达式中代入小数周期和周期数之差直接计算目标距离。本方法避免了对最优解的 搜索，同时提高了解模糊对测相误差的容忍度，能够满足解模糊精度与速度的双重要求。与 现有技术相比，其显著优点为：
[0055] (1)同时满足解模糊精度与速度的双重要求。测距前，只要测尺频率选定，其波长 也就确定了，因此可以预先计算出距离表达式的系数，编程时直接以数值代入。因此本发明 在使用时只需要将小数周期与周期数之差代入距离表达式即可求得最终的距离，无需对全 局进行搜索，大大地增加了解模糊的速度。在求解超定方程组时，不是仅仅以待测距离和某 一个周期数为未知量进行求解，而是将待测距离和所有的周期数作为未知量进行求解，大 大地提高了解模糊对测相误差的容忍度，提高了解模糊的精度。因此本方法能够同时满足 解模糊精度与速度的双重要求。
[0056] (2)本发明充分利用了各调制波之间的内部关系，通过计算周期数之差获得多个 等式方程，并与原有的激光测距方程组结合形成超定线性方程组，接着使用最小二乘法求 解出最终的距离表达式。距离表达式的各项系数由调制波的调制波长决定，因此在编程前 可以预先计算出这些系数，只需要将视在误差与周期数之差代入距离表达式即可快速准确 地求得最终的距离。
[0057] (3)适用性广。本发明虽然应用于相位式激光测距解模糊，但其对于测距雷达系统 以及超声测距系统同样具有很强的应用价值。
[0058] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0059] 图1是本发明的相位式激光测距解模糊算法的整体流程图。
[0060] 图2是获取距离表达式的过程示意图。
[0061] 图3显示了 500次仿真试验求得的周期数&值。
[0062] 图4显示了 500次仿真试验求得的周期数N2值。
[0063] 图5显示了 500次仿真试验求得的N3值。
[0064] 图6显示了 500次仿真试验求得的N4值。
[0065] 图7显示了 500次仿真试验求得的目标距离。
【具体实施方式】
[0066] 本发明公开了一种相位式激光测距方法，包括如下步骤：
[0067] 步骤1，计算目标的近似距离：根据不同频率调制波往返待测距离一次所产生的 视在相差，建立激光测距方程，采用差频测相算法计算出目标的近似距离；
[0068] 步骤2,确定周期数之差：根据目标的近似距离，采用激光测距方程求解出不同频 率调制波之间的周期数之差；
[0069] 步骤3,周期数之差取整：即由于激光测距系统不可避免地存在测相误差，需要对 周期数之差进行四舍五入取整操作；
[0070] 步骤4,构建超定线性方程组：将周期数之差公式与激光测距方程组合在一起形 成一组以待测距离与周期数为未知数的超定线性方程组；
[0071] 步骤5,确定距离表达式：采用最小二乘法求解超定线性方程组，获得最终的距离 表达式；
[0072] 步骤6,计算目标距离：代入周期数之差与视在相差，通过最终的距离表达式求解 待测距离。
[0073] 图1为本发明的相位式激光测距解模糊算法的整体流程图。第一步，计算目标的 近似距离，根据各调制波的视在相差利用差频测相法计算出目标的近似距离；第二步，确定 周期数之差，根据近似距离利用激光测距方程求解出不同频率调制波的周期数之差；第三 步，周期数之差取整，由于测距系统不可避免地存在测相误差，周期数之差需要进行四舍五 入取整；第四步，构建超定线性方程组，将周期数之差与激光测距方程组合形成超定线性方 程组；第五步，确定距离表达式，利用最小二乘法求解超定线性方程组，获取最终距离表达 式；第六步，计算目标距离，在距离表达式中代入小数周期和周期数之差直接计算目标距 离。
[0074] 结合图1，本发明运用差频测相算法在较大的不模糊距离上计算目标的近似距离， 具体包括：
[0075] 测距系统的调制频率个数和频率值都是在系统设计时就预先设定好的，设已知 测距系统选用了k组调制频率，频率值分别为4f2，…，fk，相应的波长分别为λλ2，… ，λk。调制波往返待测距离一次会产生一个相位差：
[0076]
[0077] 其中ie{1，2, ...，k}，表示调制波的序号，与识分别表示频率为t的调制 波的相位差、周期数与视在相差。视在相差是小于2π的相位差，由测距电路对回波信号进 行AD采样并使用快速傅里叶变换（FFT)或者相关法求得。将视在相差與进行归一化，换算 成小数周期η1:
[0078]
[0079] 利用调制波的相位差Φ,换算出待测距离D，建立激光测距方程：
[0080]
[0081] 其中λi表示频率为^的调制波的波长。对于调制波个数为k的测距系统，可以 建立多个激光测距方程，形成激光测距方程组：
[0082]
[0083] 在k组不同频率的调制波产生的多组差频频率值中，查找任意两个频率fx和频率 fy相差后最小的差频频率值Afxy，此时该差频频率值A 应的不模糊距离最大，为了捕 获目标，最大不模糊距离应大于测距系统的测量范围，根据差频测相原理，通过如下公式求 解近似距离值Dxy:
[0084]
[0085] 其中λ;;与n 别表示频率为f^勺调制波的波长与小数周期，λ￥与n￥分别表示 频率为fy的调制波的波长与小数周期。
[0086] 结合图1，本发明将近似距离值代入激光测距方程并计算出不同频率调制波之间 的周期数之差。任意两组调制波的周期数之差可由激光测距方程换算求得，具体公式如 下：
[0087]
[0088] 其中g,he{1，2, . . .，k}，g乒h，:^与fh表示k组调制频率中任意两组频率，λg、 义与η,分别表示频率为fj]调制波的波长、整数周期与小数周期，λh、N#nh分别表示频 率为4的调制波的波长、整数周期与小数周期，Pgh表示两调制波的周期数之差。将近似距 离Dxy替代距离D并代入上式，变换后得到如下调制波之间的周期数之差公式：
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