测距方法及测距装置与流程

本申请涉及无线测距技术领域，特别涉及一种测距方法及测距装置。

背景技术：

相关技术中，基于相位检测的TOF(Time ofFlight，飞行时间)距离传感器通过向被测物体发射正弦波，检测经被测物体反射回来的正弦波与发射的正弦波之间的相位差，来计算距离传感器与被测物体之间的距离。如果相位差小于一个周期，即相位差在0到2π之间时，可根据相位差计算得距离其中c是光速，f是发射的正弦波的频率，为相位差。

如果f为40MHz(兆赫兹)，则测量范围在0-3.75米之间，测量精度为1mm；如果f为20MHz，则测量范围在0-7.5米之间，测量精度2mm；如果f为10MHz，则测量范围在0-15米之间，测量精度为4mm。由此可以得出，基于相位检测的TOF距离传感器的测量精度和测量量程成反比。

从常规思维上讲，TOF技术使用的前提是不超出测量量程。如果超出了这个量程，即相位差超大于一个波长周期时，比如当相位差超出两个周期时，检测到的相位差仍然是但实际上相位差则是这是由于正弦波的周期性造成的。因此实际距离比检测距离大两个周期的距离值，比如大3.75m*2＝7.5m，即检测到的距离有整数周期个误差。因此，如果想要测量范围大一些，就需要更低的发射波频率，但是，测量精度会降低。因此，如果需要测量一个距离大概在14米左右的物体的精确距离，理论上只能用f＝10MHz的发射波，但是精度误差是4mm，如果想把测量误差缩小到1mm，是无法实现的。即相关技术中无法同时实现高测量范围和高精度。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供一种测距方法及测距装置，用以在测距时兼顾测量量程与测量精度。

本申请部分实施例提供了一种测距方法，包括：

向被测物体发射第一光信号与第二光信号，接收第一反射信号与第二反射信号；其中，所述第一光信号的频率小于所述第二光信号的频率；所述第一反射信号为所述第一光信号被所述被测物体反射回来的信号，所述第二反射信号为所述第二光信号被所述被测物体反射回来的信号；

基于所述第一光信号与所述第一反射信号，得到第一相位差，基于所述第二光信号与所述第二反射信号，得到第二相位差；

根据所述第一相位差计算得出第一距离；

根据所述第一距离与所述第二光信号对应的测量量程计算得出第三相位差；所述第三相位差为由于所述第二光信号的周期性而缺失的所述第二光信号与所述第二反射信号的相位差；

根据所述第二相位差与所述第三相位差的和计算得出第二距离，作为对所述被测物体的测距结果。

在本申请的一个实施例中，所述根据所述第一距离与所述第二光信号对应的测量量程计算得出第三相位差还可包括：

将所述第一距离除以所述测量量程得到的商向下取整得到的整数，作为所述检测缺失的所述第二光信号与所述第二反射信号的相位周期数目；

根据所述相位周期数目计算得出所述第三相位差。

在本申请的一个实施例中，所述第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间可以相同。

在本申请的一个实施例中，所述第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间可以不同。

本申请部分实施例还提供了一种测距装置，包括：发射元件、接收元件与处理芯片；

所述发射元件，用于向被测物体发射第一光信号与第二光信号；其中，所述第一光信号的频率小于所述第二光信号的频率；

所述接收元件，用于接收第一反射信号与第二反射信号；其中，所述第一反射信号为所述第一光信号被所述被测物体反射回来的信号，所述第二反射信号为所述第二光信号被所述被测物体反射回来的信号；

所述处理芯片，用于：

基于所述第一光信号与所述第一反射信号，得到第一相位差，基于所述第二光信号与所述第二反射信号，得到第二相位差；

根据所述第一相位差计算得出第一距离；

根据所述第一距离与所述第二光信号对应的测量量程计算得出第三相位差；所述第三相位差为由于所述第二光信号的周期性而缺失的所述第二光信号与所述第二反射信号的相位差；

根据所述第二相位差与所述第三相位差的和，计算得出第二距离，作为对所述被测物体的测距结果。

在本申请的一个实施例中，所述处理芯片还可用于：

将所述第一距离除以所述测量量程得到的商向下取整得到的整数，作为所述检测缺失的所述第二光信号与所述第二反射信号的相位周期数目；

根据所述相位周期数目计算得出所述第三相位差。

在本申请的一个实施例中，所述第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间可以相同。

在本申请的一个实施例中，所述接收元件包括感光元件面阵列，其中，所述感光元件面阵列中每个感光元件可包括第一感光子元件与第二感光子元件；

所述第一感光子元件，用于接收所述第一反射信号；

所述第二感光子元件，用于接收所述第二反射信号。

在本申请的一个实施例中，所述接收元件包括感光元件面阵列；

所述感光元件面阵列中用于接收所述第一反射信号的感光元件与用于接收所述第二反射信号的感光元件在同一时间间隔内交替排列；

在第一时间间隔内用于接收所述第一反射信号的感光元件在第二时间间隔内用于接收所述第二反射信号；

在所述第一时间间隔内用于接收所述第二反射信号的感光元件在所述第二时间间隔内用于接收所述第一反射信号。

在本申请的一个实施例中，在所述同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数行感光元件可用于接收所述第一反射信号，偶数行感光元件可用于接收所述第二反射信号，或者

所述感光元件面阵列中奇数行感光元件可用于接收所述第二反射信号，偶数行感光元件可用于接收所述第一反射信号，或者

所述感光元件面阵列中奇数列感光元件可用于接收所述第一反射信号，偶数列感光元件可用于接收所述第二反射信号，或者

所述感光元件面阵列中奇数列感光元件可用于接收所述第二反射信号，偶数列感光元件可用于接收所述第一反射信号。

在本申请的一个实施例中，所述第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间可不同。

在本申请的一个实施例中，所述发射元件，可用于在第一时段内向所述被测物体发射所述第一光信号；

所述接收元件，可用于在所述第一时段内接收所述第一反射信号；

所述发射元件，还可用于在第二时段内向所述被测物体发射所述第二光信号；

所述接收元件，还可用于在所述第二时段内接收所述第二反射信号。

本申请实施例所达到的主要技术效果是：在测距时可先基于低频光信号测出测距装置与被测物体之间的第一距离，然后根据第一距离与高频光信号对应的测量量程计算得出上述的第三相位差，其中该第三相位差为在使用高频光信号测量测距装置与被测物体之间的第二距离时，由于所述第二光信号的周期性而缺失的第二光信号与第二反射信号的相位差。将第三相位差与上述的第二相位差相加所得的和，便是第二光信号与第二反射信号之间的实际相位差，根据该实际相位差，可以计算得出测距装置与被测物体之间的第二距离，该第二距离与第一距离相比，精度更高。本申请的技术方案打破了基于高频光信号测距时测量量程上的局限，在测距时可以兼顾测量量程与测量精度。

附图说明

图1是根据本申请一实施例示出的测距方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的感光元件面阵列的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的计算第三相位差的流程图；

图4是根据本申请一实施例示出的测距装置的结构框图。

具体实施例

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本申请相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图，对本申请的一些实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本申请一实施例示出的测距方法的流程图，图2是根据一示例性实施例示出的感光元件面阵列的结构示意图；图3是根据一示例性实施例示出的计算第三相位差的流程图；该测距方法可以应用在具备测距装置的终端设备上，该终端设备可以是手机、平板电脑、个人数字助理、虚拟现实设备(VR设备)以及摄像装置等；如图1所示，该测距方法包括以下步骤S101-S105：

在步骤S101中，向被测物体发射第一光信号与第二光信号，接收第一反射信号与第二反射信号。其中，所述第一光信号的频率小于所述第二光信号的频率；所述第一反射信号为所述第一光信号被所述被测物体反射回来的信号，所述第二反射信号为所述第二光信号被所述被测物体反射回来的信号。

在步骤S102中，基于第一光信号与第一反射信号，得到第一相位差，基于所述第二光信号与所述第二反射信号，得到第二相位差。

在步骤S103中，根据所述第一相位差计算得出第一距离。

在步骤S104中，根据所述第一距离与所述第二光信号对应的测量量程计算得出第三相位差；所述第三相位差为由于所述第二光信号的周期性而缺失的所述第二光信号与所述第二反射信号的相位差。

在步骤S105中，根据所述第二相位差与所述第三相位差的和计算得出第二距离，作为对所述被测物体的测距结果。其中，第二相位差与所述第三相位差的和为第二光信号与第二反射信号之间的实际相位差。基于第二光信号与第二反射信号之间的实际相位差，不但可以计算得出被测物体与测距装置之间的真实距离，还可以提高测距结果的精度，进而可以兼顾测距量程与精度。

在一实施例中，第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间相同，接收第一反射信号与第二反射信号的时间也可以相同，这样，可以节约对被测物体的测距时间，有利于提高用户体验。比如，测距装置的发射元件同时发射第一光信号与所述第二光信号；测距装置的接收元件包括感光元件面阵列2，请参见图2，其中，每个感光元21可以包括第一感光子元件211与第二感光子元件212。所述第一感光子元件211用于接收所述第一反射信号；所述第二感光子元件212用于接收所述第二反射信号。这样，就可以利用每个感光元21的第一感光子元件211接收的第一反射信号与第一光信号计算第一相位差，第二感光子元件212接收的第二反射信号与第二光信号计算第二相位差。

在又一实施例中，第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间相同，接收第一反射信号与第二反射信号的时间也可以不相同。比如，测距装置的发射元件同时发射第一光信号与所述第二光信号；测距装置的接收元件包括感光元件面阵列，所述感光元件面阵列中用于接收所述第一反射信号的感光元件与用于接收所述第二反射信号的感光元件在同一时间间隔内交替排列；比如，在第一时间间隔内用于接收所述第一反射信号的感光元件在第二时间间隔内用于接收所述第二反射信号；在所述第一时间间隔内用于接收所述第二反射信号的感光元件在所述第二时间间隔内用于接收所述第一反射信号。在一个实施例中，在上述的同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数行感光元件用于接收所述第一反射信号，偶数行感光元件用于接收所述第二反射信号。在另一个实施例中，所述同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数行感光元件用于接收所述第二反射信号，偶数行感光元件用于接收所述第一反射信号。在又一个实施例中，所述同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数列感光元件用于接收所述第一反射信号，偶数列感光元件用于接收所述第二反射信号，在再一个实施例中，所述同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数列感光元件用于接收所述第二反射信号，偶数列感光元件用于接收所述第一反射信号。比如，在第一时间间隔内，感光元件面阵列中奇数行感光元件用于接收所述第一反射信号，偶数行感光元件用于接收所述第二反射信号，在第二时间间隔内，感光元件面阵列中奇数行感光元件用于接收所述第二反射信号，偶数行感光元件用于接收所述第一反射信号。这样，在第一时间间隔与第二时间间隔后，每个感光元件都接收了第一反射信号与第二反射信号，这样，可以基于每个感光元件接收的第一反射信号与第二反射信号，计算得出每个感光元件对应需要计算的第一相位差与第二相位差。

在再一实施例中，所述第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间不同。比如，测距装置的发射元件可以在第一时段内向所述被测物体发射所述第一光信号；测距装置的接收元件可以在所述第一时段内接收所述第一反射信号；所述发射元件还在第二时段内向所述被测物体发射所述第二光信号；所述接收元件在所述第二时段内接收所述第二反射信号。在一个实施例中，接收元件包括感光元件面阵列，所述感光元件面阵列中所有的感光元件在第一时段内接收所述第一反射信号，在第二时段内接收所述第二反射信号。经过第一时段与第二时段，接收元件中的每个感光元件都接收到了第一反射信号与第二反射信号，这样，可以基于每个感光元件接收的第一反射信号与第二反射信号，计算得出每个感光元件对应需要计算的第一相位差与第二相位差。

在一个实施例中，被测物体位于所述第一光信号的测量量程内，故而，步骤S102中基于所述第一光信号与所述第一反射信号得到的第一相位差为第一光信号与所述第一反射信号的实际相位差，步骤S103中基于第一相位差计算得出的第一距离为被测物体与测距装置之间的粗略距离。

在一个实施例中，步骤S104计算第三相位差的具体计算方法如图3所示，包括以下步骤S301-S302：

在步骤S301中，将所述第一距离除以第二光信号对应的测量量程得到的商向下取整得到的整数，作为所述检测缺失的所述第二光信号与所述第二反射信号的相位周期数目。

在步骤S302中，根据所述相位周期数目计算得出所述第三相位差。在一个实施例中，将相位周期数目与2π的乘积作为第三相位差。

本实施例的主要效果是：在测距时可先基于低频光信号测出测距装置与被测物体之间的第一距离，然后根据第一距离与高频光信号对应的测量量程计算得出上述的第三相位差，其中该第三相位差为在使用高频光信号测量测距装置与被测物体之间的第二距离时，由于所述第二光信号的周期性而缺失的第二光信号与第二反射信号的相位差。将第三相位差与上述的第二相位差相加所得的和，便是第二光信号与第二反射信号之间的实际相位差，根据该实际相位差，可以计算得出测距装置与被测物体之间的第二距离，该第二距离与第一距离相比，精度更高。本申请的技术方案打破了基于高频光信号测距时测量量程上的局限，在测距时可以兼顾测量量程与测量精度。

图4是根据一实施例示出的一种用于测距装置的框图，如图4所示，测距装置包括：

所述发射元件41，用于向被测物体发射第一光信号与第二光信号；其中，所述第一光信号的频率小于所述第二光信号的频率；

所述接收元件42，用于接收第一反射信号与第二反射信号；其中，所述第一反射信号为所述第一光信号被所述被测物体反射回来的信号，所述第二反射信号为所述第二光信号被所述被测物体反射回来的信号；

所述处理芯片43，用于：

基于所述第一光信号与所述第一反射信号，得到第一相位差，基于所述第二光信号与所述第二反射信号，得到第二相位差；

根据所述第一相位差计算得出第一距离；

根据所述第一距离与所述第二光信号对应的测量量程计算得出第三相位差；所述第三相位差为由于所述第二光信号的周期性而缺失的所述第二光信号与所述第二反射信号的相位差；

根据所述第二相位差与所述第三相位差的和，计算得出第二距离，作为对所述被测物体的测距结果。

在一个本申请实施例中，所述处理芯片43还用于：

将所述第一距离除以第二光信号对应的测量量程得到的商向下取整得到的整数，作为所述检测缺失的所述第二光信号与所述第二反射信号的相位周期数目；

根据所述相位周期数目计算得出所述第三相位差。

在一个实施例中，所述第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间相同，接收第一反射信号与第二反射信号的时间也可以相同。测距装置的发射元件41同时发射第一光信号与所述第二光信号；如图2所示，所述接收元件42包括感光元件面阵列2，其中，所述感光元件面阵列2中每个感光元件21包括第一感光子元件211与第二感光子元件212；所述第一感光子元件211用于接收所述第一反射信号；所述第二感光子元件212用于接收所述第二反射信号。这样，就可以利用每个感光元21的第一感光子元件211接收的第一反射信号与第一光信号计算第一相位差，第二感光子元件212接收的第二反射信号与第二光信号计算第二相位差。

在另一个实施例中，第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间相同，接收第一反射信号与第二反射信号的时间也可以不相同。所述接收元件42包括感光元件面阵列；所述感光元件面阵列中用于接收所述第一反射信号的感光元件与用于接收所述第二反射信号的感光元件在同一时间间隔内交替排列；在第一时间间隔内用于接收所述第一反射信号的感光元件在第二时间间隔内用于接收所述第二反射信号；在所述第一时间间隔内用于接收所述第二反射信号的感光元件在所述第二时间间隔内用于接收所述第一反射信号。在一个实施例中，在所述同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数行感光元件用于接收所述第一反射信号，偶数行感光元件用于接收所述第二反射信号。在另一个实施例中，所述同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数行感光元件用于接收所述第二反射信号，偶数行感光元件用于接收所述第一反射信号。在又一个实施例中，所述同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数列感光元件用于接收所述第一反射信号，偶数列感光元件用于接收所述第二反射信号，在再一个实施例中，所述同一时间间隔内，所述感光元件面阵列中奇数列感光元件用于接收所述第二反射信号，偶数列感光元件用于接收所述第一反射信号。比如，在第一时间间隔内，感光元件面阵列中奇数行感光元件用于接收所述第一反射信号，偶数行感光元件用于接收所述第二反射信号，在第二时间间隔内，感光元件面阵列中奇数行感光元件用于接收所述第二反射信号，偶数行感光元件用于接收所述第一反射信号。这样，在第一时间间隔与第二时间间隔后，每个感光元件都接收了第一反射信号与第二反射信号，这样，可以基于每个感光元件接收的第一反射信号与第二反射信号，计算第一相位差与第二相位差。

在再一实施例中，所述第一光信号的发射时间与所述第二光信号的发射时间不同。测距装置的发射元件41用于在第一时段内向所述被测物体发射所述第一光信号；测距装置的接收元件42可以在所述第一时段内接收所述第一反射信号；所述发射元件41还在第二时段内向所述被测物体发射所述第二光信号；所述接收元件42在所述第二时段内接收所述第二反射信号。在一个实施例中，接收元件42包括感光元件面阵列，所述感光元件面阵列中所有的感光元件在第一时段内接收所述第一反射信号，在第二时段内接收所述第二反射信号。经过第一时段与第二时段，接收元件中的每个感光元件都接收到了第一反射信号与第二反射信号，这样，可以基于每个感光元件接收的第一反射信号与第二反射信号，计算第一相位差与第二相位差。

在本申请中，所述装置实施例与方法实施例在不冲突的情况下，可以互为补充。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。