一种嵌入式激光测距系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种激光测距系统，尤其涉及一种嵌入式激光测距系统。
【背景技术】
[0002]在各个领域(如生产厂矿、科研学校、计量院所等行业)中，测距技术得到了广泛的应用，而且随着我国科学技术的日益发展，对测距技术要求也是愈来愈高。传统的测距系统中存在着劳动强度大、数据采集慢、数据处理时间长、计算准确度低及数据不能直接输出到其它系统等问题，所以针对上述原因，并追求测量范围高和测量精度高的结合，已成为测距技术中不得不考虑的问题。
【实用新型内容】
[0003]鉴于上述，本实用新型的目的旨在提供一种嵌入式激光测距系统。
[0004]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
[0005]一种嵌入式激光测距系统，包括处理器模块、本振信号发生器、激光发射接收电路、混频滤波放大电路、低通滤波电路、键盘输入模块、液晶显示模块，本振信号发生器与激光发射接收电路连接；激光发射接收电路与混频滤波放大电路连接；混频滤波放大电路与低通滤波电路连接；低通滤波电路与处理器模块连接；处理器模块分别与键盘输入模块、液晶显示模块连接。
[0006]本实用新型设计采用相位法激光测距和差频测相及嵌入式操作系统。激光测距系统的最基本原理就是测量激光脉冲在空间传播的时间间隔，从而获得被测量的距离。对于连续波的激光测距一般采用相位式测距，主要是指用连续调制的激光波光束照射待测物体，从测量光束往返中产生的相位变化关系换算出激光传感器与待测目标物体间的距离为D。
[0007]其中D= (C/2) (Φ/2π?)
[0008]上述公式为相位式测距公式，其中C为光波在空气中的传播速率，Φ为调试的激光信号经过反射后而产生的相位差，f为信号的调制频率。
[0009]差频法测相中，若发射的调制激光为:
[0010]U^IiCos ( ω t+Φ i)
[0011]若接收到的激光为:
[0012]U2=I2cos ( ω ?+Φ2)
[0013]将UeLcos ( ω t+Φ!)和 U2=I2cos ( ω t+C>2)两路信号与外加的信号 U3=I3cos(C0lt +φ3)进行乘法混频后可得到:
[0014]ff^ Uj XU3=l/2 Ij I3 { cos [ ( ω + ω:)t+ ( Φ ^￠3)] + cos [ ( ω — ω:)t+ ( Φ「Φ3)]
(4)
[0015]ff2= U2XU3=l/2 12 I3 {cos[ ( ω + ω2)t+ (Φ2+Φ3)]+ cos[ ( ω — ω2)t+ ( Φ2_Φ3)]
(5)
[0016]新得到的这两路信号WJP W 2分别通过低通滤波器，滤除其高频分量，得到包含(ω-ωι)频谱分量的低频信号，并且相应的相位信息Φ#Ρ Φ 2仍然保留在滤波后的信号中，而且不会导致相位信息的丢失，然后对这两路信号进行AD采样，再由微处理器通过数字信号处理算法得出相位差Α φ，进而可以计算出发射激光与待测物体之间的距离。
[0017]本实用新型的优点和产生的有益效果是:
[0018]1、本实用新型避免了传统测距系统中存在着劳动强度大、数据采集慢、数据处理时间长、计算准确度低及数据不能直接输出到其它系统等问题。
[0019]2、本实用新型实现相对简单，具有测量精度高、稳定度好、速度快等优点。
[0020]3、本实用新型中实时操作系统具有高效的多任务优先级管理、可裁减的内核结构、强大的扩展性和可移植性以及微秒级的中断管理等都更加有利于提高效率，有效的降低了应用程序开发的难度，有利于提高软件开发效率和开发周期的缩短。
[0021]4、本实用新型中嵌入式技术的应用和处理器自身的性能给系统提供了优良的硬件条件，这样从整体上提高了测距系统的实时性、稳定性、抗干扰性，具有一定的实用价值。
[0022]5、本实用新型在生产厂矿、科研学校、计量院所等有着很大的应用空间，具有很高的实用价值。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的结构示意图。
[0024]图中:1-处理器模块、2-本振信号发生器、3-激光发射接收电路、4-混频滤波放大电路、5-低通滤波电路、6-键盘输入模块、7-液晶显不模块。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图实施例对本实用新型作进一步说明:
[0026]如图1所示，一种嵌入式激光测距系统，包括处理器模块1、本振信号发生器2、激光发射接收电路3、混频滤波放大电路4、低通滤波电路5、键盘输入模块6、液晶显示模块7，本振信号发生器2与激光发射接收电路3连接；激光发射接收电路3与混频滤波放大电路4连接；混频滤波放大电路4与低通滤波电路5连接；低通滤波电路5与处理器模块1连接；处理器模块1分别与键盘输入模块6、液晶显示模块7连接。
实施例
[0027]在需要工作时，使用键盘输入模块6启动该系统后，本振信号发生器2可产生两个频率相差ΙΚΗζ的正弦信号，再由激光发射接收电路3中的发射部分发射激光信号，遇到被测物体后反射回来的信号由激光发射接收电路3中的接收部分接收激光信号并将接收到的激光信号转换为相应的电信号，然后通过混频滤波放大电路4将转换后的相位差电信号转移到低通滤波电路5，低通滤波电路5将采集到的电信号滤波放大后送给处理器模块1，处理器模块1处理并采集相位差电信号，并且由处理器模块1计算出相位差并转换为距离，最后由液晶显示模块7显示出来。
[0028]本次测距工作的完成，测距者通过使用键盘输入模块6控制该系统继续工作或者关闭。
【主权项】
1.一种嵌入式激光测距系统，包括处理器模块(1)、本振信号发生器(2)、激光发射接收电路(3)、混频滤波放大电路(4)、低通滤波电路(5)、键盘输入模块(6)、液晶显示模块(7)，其特征在于:本振信号发生器(2)与激光发射接收电路(3)连接；激光发射接收电路(3)与混频滤波放大电路(4)连接；混频滤波放大电路(4)与低通滤波电路(5)连接；低通滤波电路(5)与处理器模块(1)连接；处理器模块(1)分别与键盘输入模块(6)、液晶显示模块(7)连接。
【专利摘要】一种嵌入式激光测距系统，包括处理器模块、本振信号发生器、激光发射接收电路、混频滤波放大电路、低通滤波电路、键盘输入模块、液晶显示模块，本振信号发生器与激光发射接收电路连接；激光发射接收电路与混频滤波放大电路连接；混频滤波放大电路与低通滤波电路连接；低通滤波电路与处理器模块连接；处理器模块分别与键盘输入模块、液晶显示模块连接。本实用新型避免了传统测距系统中存在着劳动强度大、数据采集慢、数据处理时间长、计算准确度低及数据不能直接输出到其它系统等问题。本实用新型实现相对简单，具有测量精度高、稳定度好、速度快等优点，在生产厂矿、科研学校、计量院所等有着很大的应用空间，具有很高的实用价值。
【IPC分类】G01S17/36
【公开号】CN204964760
【申请号】CN201520694133
【发明人】乔永平, 赵林
【申请人】中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月9日