一种脉冲相位混合式激光雷达的制作方法

本实用新型涉及激光测距领域，具体的讲是一种脉冲相位混合式激光雷达。

背景技术：

激光测距，以激光为信息载体，利用激光的单色准直特性测量待测物的距离信息，与普通的光电测距方式相比，激光测距在测量精度、量程、适用范围等方面有显著的优势。目前激光测距以脉冲式激光测距和相位式激光测距为主，脉冲式激光测距根据激光的往返时间计算距离，其原理和结构较为简单，测量范围大，但测距精度较低。相位式激光测距采用正弦波对激光强度进行调制，利用发射和接收激光的正弦波相位差计算距离，具有测距精度高和分辨率高的优势，但实际应用过程中，相位式激光测距需要通过不同分辨率的测尺来确定距离信息，单次测距的耗时较长，且对移动中的物体测距容易出错。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种脉冲相位混合式激光雷达，通过将脉冲式激光测距和相位式激光测距相结合，脉冲信号作为“粗尺”，快速测量距离信息的整数部分，相位差作为“精尺”，精确测量距离信息的小数部分，通过“粗尺”与“精尺”的结合，避免了相位差测距多测尺带来的测距时间长的弊端，同时结合了脉冲测距与相位测距各自的优势，提高了测距的范围和精度，为其应用于激光雷达提供了一种可行方案。

本实用新型的目的是，提供了一种脉冲相位混合式激光雷达，包括：控制单元、脉冲驱动单元、正弦波调制单元、正弦波信号产生模块1、正弦波信号产生模块2、电控开关1、激光发射单元、激光接收单元、电控开关2、混频单元、低通滤波单元、脉冲计时单元；

所述的控制单元与脉冲驱动单元、正弦波信号产生模块1、正弦波信号产生模块2、正弦波调制单元、低通滤波单元、脉冲计时单元及电控开关1和电控开关2相连接；

所述的电控开关1控制所述的脉冲驱动单元与所述的正弦波调制单元分时驱动所述的激光发射单元，使所述的激光发射单元分时产生脉冲激光和正弦波激光；

所述的电控开关2控制激光接收单元接收到的激光回波信号分时进入所述的脉冲计时单元和所述的混频单元；

所述的正弦波信号产生模块1与所述的正弦波调制单元相连接，所述的正弦波信号产生模块2与所述的混频单元相连接，所述的低通滤波单元用于滤除混频信号的高频信号，将低频相位信息传输至所述的控制单元以检测其相位差信息；

优选的，所述的脉冲计时单元用于处理激光回波中的脉冲信号，以计算待测物距离的整数部分；所述的混频单元和所述的低通滤波单元用于处理激光回波中的正弦波信号，以计算待测物距离的小数部分；

优选的，所述的激光发射单元包括激光管、光学准直透镜、扫描反射镜，所述的激光接收单元包括光学接收透镜、APD和放大电路；

优选的，所述的控制单元为一种具有高速计算能力的FPGA；

优选的，所述的电控开关1和所述的电控开关2为一种高速的模拟开关。

本实用新型的有益效果在于，所述的激光雷达结合了脉冲测距的大量程和相位测距的高精度，有效地缩短单次测距的时间，在提高测距精度的前提下保证了激光雷达的扫描频率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种脉冲相位混合式激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种脉冲相位混合式激光雷达的结构示意图，由图1所示，所述的脉冲相位混合式激光雷达包括：控制单元、脉冲驱动单元、正弦波调制单元、正弦波信号产生模块1、正弦波信号产生模块2、电控开关1、激光发射单元、激光接收单元、电控开关2、混频单元、低通滤波单元、脉冲计时单元。

所述的控制单元分别与所述的脉冲驱动单元和所述的正弦波调制单元相连接，所述的脉冲驱动单元产生脉冲驱动信号驱动所述的激光发射单元产生脉冲激光；

所述的正弦波信号产生模块1和所述的正弦波信号产生模块2在所述的控制单元控制下，产生两路频率不同，初始相位一致的正弦波信号，分别为U1和U2，所述的正弦波信号产生模块1产生的正弦波信号U1输入到所述的正弦波调制单元，调制成激光驱动信号驱动所述的激光发射单元产生正弦波激光；

所述的正弦波信号产生模块2产生的正弦波信号U2作为本振信号，与U1频率不同，初始相位一致，U1与U2的频率差值在一个合适的范围，能够允许所述的控制单元采集且不失真，以完成后续的相位检测；

所述的电控开关1分时控制所述的脉冲驱动单元和所述的正弦波调制单元驱动所述的激光发射单元发射出脉冲正弦波混合形式的激光，脉冲激光在前，正弦波调制激光在后；

所述的激光接收单元接收经待测物反射的激光回波，转换成电信号，通过所述的电控开关2分别将回波中的脉冲信号传输给所述的脉冲计时单元，将正弦波信号传输到所述的混频单元；

所述的脉冲计时单元接收到脉冲信号后，计算脉冲激光的飞行时间，将其传输至控制单元，由控制单元计算出脉冲信号的距离信息，得到实际距离的粗略值，即待测物距离值的整数部分；

所述的混频单元接收到激光回波的正弦波信号，与本振信号做混频处理，通过所述的低通滤波单元滤除其高频信号，将带有相位差信息的低频正弦波信号传输到控制单元，由控制单元检测其相位差，得到待测物距离值的小数部分；

通过上述脉冲测距和相位测距的结合，得到实际距离的精确距离，测距精度能达到毫米级别。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种新型脉冲相位混合式激光雷达，利用脉冲信号作为“粗尺”，快速测量距离信息的整数部分，相位差作为“精尺”，精确测量距离信息的小数部分，通过结合脉冲测距时间短、量程大和相位测距精度高的优势，避免了相位差测距多测尺带来的测距时间长的弊端，提高了测距的范围和精度，为其应用于激光雷达提供了一种可行方案

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。