一种高精度测距装置及方法、电子设备和存储介质与流程

本发明属于自动化控制，具体涉及一种高精度测距装置及方法、电子设备和存储介质。

背景技术：

1、随着科技的发展，在勘探领域，可以利用光的传播特性实现探测，如可以利用光波进行空间距离探测，可以利用发射光波和接收光波进行的时间差来进行勘探测距。具体的，用于进行探测的光波可以称为光信号；发射出的光波在空气介质中传播并抵达目标物体后，在目标物体表面发生反射，反射回的光波可以称为光回波。

2、在实际应用中，传播光波的介质往往是不均匀的，而且环境中也可能夹杂其他光波，这使得光回波中夹杂有干扰信号。另外，不同反射物具有不同的反射率，出光在不同反射物上返回的能量不同，光信号传播介质不同，导致测距对于不同反射物，不同介质下会产生不同的误差。以上原因导致难以确定光回波中的起始时刻，进而导致测距不准确。因此，如何提高光波测距的准确性，有效保护激光装置是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种高精度测距装置及方法、电子设备和存储介质。

2、为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

3、一种高精度测距装置，包括pd出光模块、apd光信号采集模块和控制系统，所述pd出光模块和apd光信号采集模块分别与控制系统相连，所述pd出光模块发出激光打向被测物体，通过apd光信号采集模块捕捉光并转换为能够反应光脉冲能量的电信号再传送至控制系统，通过控制系统进行apd高压电压调整及实时算法补偿，实现高精度测距。

4、进一步的，所述控制系统包括上位机、系统温度采集单元、apd高压电压采集单元、控制单元、apd高压调整单元、pd激光出光驱动单元、主波信号采集单元、回波信号采集单元和回波信号算法补偿单元，所述上位机、系统温度采集单元、apd高压电压采集单元、apd高压调整单元、pd激光出光驱动单元、主波信号采集单元、回波信号采集单元和回波信号算法补偿单元分别与控制单元相连，所述pd激光出光驱动单元与pd出光模块相连，所述apd光信号采集模块与回波信号采集单元相连。

5、进一步的，所述上位机通过uart通信模块与控制单元相连。

6、本发明还公开了一种高精度测距方法，采用如上所述的一种高精度测距装置，包括以下步骤：

7、s301、在控制单元上电后，判断是否收到上位机发送的测距指令，若未收到测距指令，则进入步骤s302，若收到测距指令，则进入步骤s304；

8、s302、在未收到测距指令的情况下，通过传感单元持续采集温度及apd高压电压数据；

9、s303、在未收到测距指令的情况下，控制单元持续根据传感单元上传的温度及apd高压电压数据进行apd高压电压调整；

10、s304、在收到测距指令的情况下，控制单元持续接收传感单元上传的温度和apd高压电压数据以及上位机发送的指令；

11、s305、判断控制单元是否收到上位机发送的停止测距指令或者到达pd激光出光驱动单元出光极限时间，若未收到停止测距指令或者未到达pd激光出光驱动单元出光极限时间，则进入步骤s306，若收到停止测距指令或者到达pd激光出光驱动单元出光极限时间，通过控制单元关闭pd出光模块，结束测距，反之；

12、s306、控制单元根据传感单元采集的温度和apd高压电压数据数据对apd高压调整；

13、s307、由pd激光出光驱动单元驱动pd出光模块发出激光，由主波信号采集单元采集主波信号、记录出光时刻tstart；

14、s308、apd光信号采集模块捕捉到激光后转换为能够反应光脉冲能量的电信号，传送至回波信号采集单元，通过回波信号采集单元记录电信号的返回时刻及能量并传送至控制单元，再通过控制单元将信息传送至回波信号算法补偿单元进行补偿处理，将需要补偿的数值信息传送至控制单元；

15、s309、控制单元将补偿的数值信息进行数据拟合平滑处理后通过uart通信模块传送至上位机，完成实时算法补偿高精度测距。

16、进一步的，所述传感单元包括系统温度采集单元和apd高压电压采集单元，通过系统温度采集单元采集装置温度数据，通过apd高压电压采集单元采集apd高压电压数据。

17、进一步的，步骤s303中，在未收到测距指令的情况下，所述控制单元根据温度、apd高压电压数据及apd的高压温度曲线调节apd高压电压，直至能够正常驱动所述pd出光模块产生光信号。

18、进一步的，步骤s308中，每次出光后通过回波信号采集单元接收本次光转换后的电信号，实时记录所述电信号的返回时刻tstop及能量pluse；

19、通过回波信号算法补偿单元进行数据拟合补偿计算，计算公式为：

20、distance＝(c*tstop)+δpluse

21、其中，δ代表实时补偿系数方程。

22、本发明还公开了一种电子设备，包括：

23、至少一个处理器；

24、与至少一个处理器通信连接的存储器；

25、所述存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任意一项所述的一种高精度测距方法。

26、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种高精度测距方法。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

28、本发明公开了一种高精度测距装置及方法、电子设备和存储介质，该装置包括pd出光模块、apd光信号采集模块和控制系统，pd出光模块和apd光信号采集模块分别与控制系统相连，pd出光模块发出激光打向被测物体，通过apd光信号采集模块捕捉光并转换为能够反应光脉冲能量的电信号再传送至控制系统，控制系统根据传感单元采集的数据以及光回波数据进行apd高压电压调整及实时算法补偿，实现了高精度测距，降低因目标反射物的不均匀、传播介质不固定、硬件不一致等引起光回波信号的畸变导致的测距数据不准确、测距精度不足、补偿数值固定、实时性不够等问题，可实现对不同反射物不同气候条件下测距高精度的补偿，同时可自动停机保护pd出光模块，提高使用安全性及使用寿命。

技术特征：

1.一种高精度测距装置，其特征在于，包括pd出光模块、apd光信号采集模块和控制系统，所述pd出光模块和apd光信号采集模块分别与控制系统相连，所述pd出光模块发出激光打向被测物体，通过apd光信号采集模块捕捉光并转换为能够反应光脉冲能量的电信号再传送至控制系统，通过控制系统进行apd高压电压调整及实时算法补偿，实现高精度测距。

2.根据权利要求1所述的一种高精度测距装置，其特征在于，所述控制系统包括上位机、系统温度采集单元、apd高压电压采集单元、控制单元、apd高压调整单元、pd激光出光驱动单元、主波信号采集单元、回波信号采集单元和回波信号算法补偿单元，所述上位机、系统温度采集单元、apd高压电压采集单元、apd高压调整单元、pd激光出光驱动单元、主波信号采集单元、回波信号采集单元和回波信号算法补偿单元分别与控制单元相连，所述pd激光出光驱动单元与pd出光模块相连，所述apd光信号采集模块与回波信号采集单元相连。

3.根据权利要求2所述的一种高精度测距装置，其特征在于，所述上位机通过uart通信模块与控制单元相连。

4.一种高精度测距方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一所述的一种高精度测距装置，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种高精度测距方法，其特征在于，所述传感单元包括系统温度采集单元和apd高压电压采集单元，通过系统温度采集单元采集装置温度数据，通过apd高压电压采集单元采集apd高压电压数据。

6.根据权利要求4所述的一种高精度测距方法，其特征在于，步骤s303中，在未收到测距指令的情况下，所述控制单元根据温度、apd高压电压数据及apd的高压温度曲线调节apd高压电压，直至能够正常驱动所述pd出光模块产生光信号。

7.根据权利要求4所述的一种高精度测距方法，其特征在于，步骤s308中，每次出光后通过回波信号采集单元接收本次光转换后的电信号，实时记录所述电信号的返回时刻tstop及能量pluse；

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的一种高精度测距方法。

技术总结
本发明公开了一种高精度测距装置及方法、电子设备和存储介质，该装置包括PD出光模块、APD光信号采集模块和控制系统，PD出光模块和APD光信号采集模块分别与控制系统相连，PD出光模块发出激光打向被测物体，通过APD光信号采集模块捕捉光并转换为能够反应光脉冲能量的电信号再传送至控制系统，通过控制系统进行APD高压电压调整及实时算法补偿，实现高精度测距。本发明可实现对不同反射物不同气候条件下测距高精度的补偿，降低因目标反射物的不均匀、传播介质不固定、硬件不一致等引起光回波信号的畸变导致的测距数据不准确、测距精度不足等问题，同时可自动停机保护PD出光模块，提高使用安全性及使用寿命。

技术研发人员：蔡震,李凡,李华强
受保护的技术使用者：北京亮度光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/30