PL220976B1

PL220976B1 - Method and apparatus for distance measurement

Info

Publication number: PL220976B1
Application number: PL393072A
Authority: PL
Inventors: Grzegorz Wieczorek
Original assignee: Politechnika Śląska
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2016-02-29
Also published as: PL393072A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do pomiaru odległości. Urządzenie może znaleźć zastosowanie w takich dziedzinach jak geodezja, budownictwo, automatyzacja procesów przemysłowych, inwentaryzacja, systemy zobrazowania przestrzennego.The present invention relates to a method and device for measuring distance. The device can be used in areas such as geodesy, construction, automation of industrial processes, inventory, spatial imaging systems.

Przedmiot wynalazku może być w formie urządzenia przenośnego, jak i urządzenia stacjonarnego.The subject of the invention may be in the form of a portable device as well as a stationary device.

Znanych jest wiele metod pomiaru odległości, spośród których wyróżnić można metody wykorzystujące odpowiednio zmodulowany sygnał optyczny z wyjścia lasera. Metody pomiaru odległości w dalmierzach laserowych zasadniczo dzielą się na dwie grupy. Do pierwszej grupy można zaliczyć metody wykorzystujące pomiar fazy sygnału odbitego, a do drugiej metody pomiaru czasu przelotu impulsu świetlnego. Systemy, których zasada działania opiera się na pomiarze opóźnienia powracającego impulsu zazwyczaj charakteryzują się niską rozdzielczością określania odległości, co wynika wprost z dużego problemu pomiaru małych opóźnień czasowych z bardzo dużą rozdzielczością czasową. Sporym utrudnieniem w realizacji tego rodzaju metod jest zapewnienie możliwości pomiaru z małej odległości. Systemy pomiaru odległości wykorzystujące pomiar fazy powtarzalnego sygnału modulującego strumień świetlny z reguły umożliwiają osiągnięcie większej rozdzielczości, jednakże ze względu na ciągłą pracę lasera ograniczona jest moc emitowanego sygnału, co wpływa na ograniczenie zasięgu. Znane są rozwiązania dalmierzy laserowych wykorzystujących ciągi pseudolosowe. W układach tych sygnał pseudolosowy służy do zwiększenia jednoznaczności wyniku (problem niejednoznaczności pomiaru fazy w przypadku modulacji sygnałem okresowym) lub też zwiększenia odporności na niepożądane sygnały. Metody te opierają się na wielokrotnym powtarzaniu cyklu pomiarowego (pełny ciąg pseudolosowy) ze zmienionym każdorazowo opóźnieniem. Analiza sygnału na wyjściu korelatora umożliwia wychwycenie momentu w którym pojawia się maksimum i na tej podstawie wyznaczenie szukanego opóźnienia sygnału. W innych metodach również powtarza się wielokrotnie cykl pomiarowy i rejestruje się wyniki korelacji sygnału, po czym na podstawie serii tych wyników wyznacza się najlepiej dopasowane proste odtwarzające zbocza funkcji autokorelacji i na tej podstawie określa się położenie maksimum tej funkcji. Metoda ta wymaga mniejszej liczby cykli pomiarowych do estymacji opóźnienia sygnału niż wcześniej opisana, jednakże ich liczba jest dalej znacząca. Metoda taka jest opisana np. w zgłoszeniu patentowym USA nr US2003/0048430A1 (tytuł: „Optical Distance Measurement”). Inny sposób pomiaru odległości, w którym wykorzystuje się sygnał pseudolosowy i właściwości funkcji autokorelacji został przedstawiony w patencie ES2143417 („System for measuring distances by a laser beam modulated with pseudorandom signals”).There are many methods of distance measurement, among which there are methods that use an appropriately modulated optical signal from the laser output. Distance measurement methods in laser rangefinders basically fall into two groups. The first group includes methods that use the measurement of the reflected signal phase, and the second group includes methods of measuring the time of flight of the light pulse. Systems whose principle of operation is based on the measurement of the delay of the returning pulse usually have a low resolution of determining the distance, which results directly from the large problem of measuring small time delays with a very high time resolution. A considerable obstacle in the implementation of this type of methods is the possibility of measuring from a short distance. Distance measurement systems using the phase measurement of the repetitive signal modulating the luminous flux usually allow to achieve higher resolution, however, due to the continuous operation of the laser, the power of the emitted signal is limited, which reduces the range. There are known solutions of laser rangefinders using pseudorandom strings. In these systems, the pseudorandom signal is used to increase the uniqueness of the result (the problem of phase measurement ambiguity in the case of modulation with a periodic signal) or to increase the resistance to unwanted signals. These methods are based on the multiple repetition of the measurement cycle (full pseudo-random sequence) with the delay changed each time. The analysis of the signal at the output of the correlator makes it possible to detect the moment at which the maximum occurs and on this basis to determine the signal delay sought. In other methods, the measurement cycle is repeated many times and the results of the signal correlation are recorded, then, on the basis of the series of these results, the best-fit straight lines reconstructing the slopes of the autocorrelation function are determined and the position of the maximum of this function is determined on this basis. This method requires fewer measurement cycles for signal delay estimation than previously described, however their number is still significant. Such a method is described, for example, in US patent application No. US2003 / 0048430A1 (title: "Optical Distance Measurement"). Another method of measuring distances using a pseudorandom signal and the properties of an autocorrelation function is disclosed in patent ES2143417 ("System for measuring distances by a laser beam modulated with pseudorandom signals").

Analiza właściwości powszechnie stosowanych metod pomiaru czasu opóźnienia sygnału, a co za tym idzie określenia odległości do badanych obiektów, wskazuje na konieczność stworzenia nowych metod, które umożliwią wykonywanie szybszych i precyzyjniejszych pomiarów odległości.The analysis of the properties of commonly used methods of measuring the signal delay time, and thus determining the distance to the tested objects, indicates the need to create new methods that will enable faster and more precise distance measurements.

Znany jest sposób pomiaru odległości, w którym sygnał optyczny lasera oświetlającego mierzony obiekt moduluje się ciągiem pseudolosowym z generatora pseudolosowego, a następnie odbity od mierzonego obiektu sygnał optyczny odbiera się fotodetektorem, po czym sygnał wzmacnia się, a następnie koreluje się w układzie dwóch korelatorów z opóźnionym sygnałem z generatora pseudolosowego.There is a known method of distance measurement, in which the optical signal of the laser illuminating the measured object is modulated with a pseudo-random sequence from a pseudo-random generator, and then the optical signal reflected from the measured object is received by a photodetector, then the signal is amplified and then correlated in a system of two correlators with a delayed signal from a pseudo-random generator.

Znane jest urządzenie do pomiaru odległości, które posiada generator pseudolosowy, korzystnie generator ciągu maksymalnej długości, którego wyjście jest połączone z wejściem modulatora mocy optycznej lasera z którego zmodulowany sygnał świetlny jest skierowany w kierunku obiektu a odbity sygnał trafia do fotodetektora z układem wzmacniacza, którego wyjście jest połączone do pierwszego wejścia pierwszego korelatora i do pierwszego wejścia drugiego korelatora, jednocześnie sygnał z generatora pseudolosowego jest doprowadzony do układu opóźniającego, którego czas opóźnienia zależny jest od zakresu pomiarowego (n) i którego wyjście połączone jest z drugim wejściem pierwszego korelatora.A device for measuring distance is known, which has a pseudo-random generator, preferably a maximum length thrust generator, the output of which is connected to the input of the laser optical power modulator, from which the modulated light signal is directed towards the object and the reflected signal goes to the photodetector with the amplifier circuit, the output of which is connected to the first input of the first correlator and to the first input of the second correlator, simultaneously the signal from the pseudorandom generator is applied to a delay circuit whose delay time depends on the measuring range (n) and whose output is connected to the second input of the first correlator.

Sposób według wynalazku polega na tym, że dla pierwszego korelatora sygnał z generatora pseudolosowego opóźnia się o czas τ' równy całkowitej wielokrotności (n) połowy czasu TC trwania jednego bitu ciągu pseudolosowego a dla drugiego korelatora sygnał z generatora pseudolosowego opóźnia się dodatkowo o czas τ' równy czasowi TC trwania jednego bitu ciągu pseudolosowego, po czym wartości z wyjść obu korelatorów przelicza się na odległość do mierzonego obiektu.The method according to the invention consists in that for the first correlator the signal from the pseudorandom generator is delayed by the time τ 'equal to the total multiple (n) of the half time TC of the duration of one bit of the pseudorandom sequence, and for the second correlator the signal from the pseudorandom generator is additionally delayed by the time τ' equal to the time TC of the duration of one bit of the pseudo-random sequence, then the values from the outputs of both correlators are converted to the distance to the measured object.

Sposób według wynalazku polega na tym, że odejmuje się wynik korelacji z pierwszego korelatora od wyniku korelacji drugiego korelatora i otrzymuje się dzielną, jednocześnie sumuje się wynikiThe method according to the invention consists in subtracting the correlation result of the first correlator from the correlation result of the second correlator to obtain the dividend, while summing the results

PL 220 976 B1 korelacji z pierwszego i drugiego korelatora i otrzymuje się dzielnik, a następnie dzieli się dzielną przez dzielnik i otrzymuje się względną różnicę współczynników korelacji.The first and second correlators get a divisor and then divide the divisor by the divisor to get the relative difference of the correlation coefficients.

Sposób według wynalazku polega na tym, że względną różnicę współczynników korelacji mnoży się przez współczynnik korygujący zależny od długości ciągu pseudolosowego i od rzeczywistego nachylenia zboczy funkcji autokorelacji i otrzymuje się skorygowaną względną różnicę współczynników korelacji.The method according to the invention consists in multiplying the relative difference of the correlation coefficients by a correction coefficient depending on the length of the pseudorandom sequence and on the actual slope of the slopes of the autocorrelation function to obtain a corrected relative difference of the correlation coefficients.

Sposób według wynalazku polega na tym, że skorygowaną względną różnicę współczynników korelacji powiększa się o jeden i o całkowitą wartość (n) zależną od zakresu pomiarowego, po czym wynik ten przemnaża się przez jedną czwartą czasu TC trwania jednego bitu ciągu pseudolosowego, a następnie odejmuje się połowę całkowitego czasu opóźnienia odpowiadającego zerowej odległości i w wyniku otrzymuje się czas propagacji sygnału optycznego od dalmierza do mierzonego obiektu.The method according to the invention consists in increasing the corrected relative difference of the correlation coefficients by one and by the total value (n) depending on the measuring range, then this result is multiplied by one-fourth of the time TC of the duration of one bit of the pseudorandom sequence, and then a half is subtracted by half. the total delay time corresponding to the zero distance and the result is the propagation time of the optical signal from the rangefinder to the measured object.

Urządzenie do pomiaru odległości charakteryzuje się tym, że ma układ opóźniający, do którego wejścia doprowadzony jest sygnał z wyjścia układu opóźniającego, a którego wyjście połączone jest z drugim wejściem drugiego korelatora, jednocześnie wyjścia korelatorów połączone są z układem wyliczającym odległość.The distance measuring device is characterized in that it has a delay circuit, the input of which is connected to the output of the delay circuit, and the output of which is connected to the second input of the second correlator, at the same time the outputs of the correlators are connected to the distance calculator.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia, Fig. 2 przedstawia schemat blokowy przepływu sygnału, Fig. 3 przedstawia znormalizowane sygnały na wyjściach korelatorów przy zmieniającej się odległości do mierzonego obiektu.The subject of the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the device, Fig. 2 shows a block diagram of the signal flow, Fig. 3 shows normalized signals at the outputs of the correlators with varying distance to the measured object.

Generator pseudolosowy (101) generuje ciąg pseudolosowy, korzystnie m-ciąg, o długości L_PN. Sygnał pseudolosowy jest sygnałem wejściowym do układu modulatora mocy optycznej lasera (102). Sygnał emitowany z lasera odbija się od mierzonego obiektu (109) i trafia do fotodetektora (103) w układzie odbiorczym dalmierza. Sygnał odebrany jest opóźniony względem nadanego o czas zależny od odległości jaką pokonuje światło. Wzmocniony sygnał jest korelowany w korelatorach (106) i (107) z opóźnionymi w układach (104) i (105) replikami ciągu z generatora (101). Układ (108) wykorzystuje właściwości funkcji autokorelacji oraz wyniki korelacji do wyznaczenia opóźnienia mierzonego sygnału, a co za tym idzie do wyznaczenia odległości do badanego obiektu (109).The pseudo-random generator (101) generates a pseudo-random sequence, preferably m-sequence, of length L _PN . The pseudorandom signal is an input to the laser optical power modulator circuit (102). The signal emitted by the laser is reflected from the measured object (109) and goes to the photo detector (103) in the receiving circuit of the rangefinder. The received signal is delayed with respect to the transmitted signal by a time depending on the distance traveled by the light. The amplified signal is correlated in the correlators (106) and (107) with the delayed circuits (104) and (105) with replicas of the sequence from the generator (101). The circuit (108) uses the properties of the autocorrelation function and the correlation results to determine the delay of the measured signal, and thus to determine the distance to the tested object (109).

Na Fig. 2 przedstawiono schemat blokowy przepływu sygnału w układzie według wynalazku przedstawionym na Fig. 1.Fig. 2 is a block diagram of the signal flow of the arrangement according to the invention shown in Fig. 1.

Nadrzędny generator (201) o dużej stałości częstotliwości generuje sygnał częstotliwości 2F_PN, która jest następnie dwukrotnie dzielona w układzie (202). Sygnał o częstotliwości F_PN taktuje generator ciągu pseudolosowego (203) o długości L_PN bitów. Czas trwania jednego bitu sekwencji pseudolosowej jest równy TC=1/F_PN. Sygnał pseudolosowy f₀(t) z wyjścia generatora (203) jest dodatkowo opóźniany w układzie (205) o stały czas t_s, korzystnie t_s równy TC i moduluje sygnał lasera (206). Sygnał z wyjścia lasera (206) jest emitowany w kierunku obiektu mierzonego (207), który odbija światło w kierunku odbiornika (208) składającego się z fotodiody i stopni wzmacniających sygnał elektryczny. Odebrany sygnał jest dalej wzmacniany we wzmacniaczu o zmiennym wzmocnieniu (209), po czym doprowadzony zostaje do wejść dwóch korelatorów (211) i (212). W pierwszym korelatorze (211) odebrany i wzmocniony sygnał jest korelowany z repliką ciągu pseudolosowego fE(t) opóźnioną w układzie (204) o czas równy całkowitej wielokrotności (n) połowy czasu trwania TC jednego bitu sekwencji pseudolosowej. Współczynnik opóźnienia (n) zależy od zakresu pomiarowego odległości. Teoretycznie opóźnienie sygnału odniesienia mogłoby się zmieniać ze skokiem TC, jednakże ze względu na fakt, że rzeczywisty odebrany sygnał jest pasmowo ograniczony, kształt rzeczywistej funkcji autokorelacji m-ciągu odbiega od kształtu idealnej funkcji autokorelacji. Zniekształcenie funkcji autokorelacji jest szczególnie widoczne w okolicy maksimum. Z tego względu preferowane jest stosowanie zakresów opóźnienia sygnału odniesienia ze skokiem TC/2 i taki dobór opóźnienia, żeby wyniki korelacji obydwu korelatorów mieściły się w zakresie od ¼ do ¾ wartości maksimum. Sygnał odniesienia fL(t) dla drugiego korelatora (212) jest w stosunku do sygnału odniesienia pierwszego korelatora fE(t) dodatkowo opóźniony w układzie (210) o czas równy TC. Wyniki korelacji L i E z wyjść obu korelatorów są sumowane w układzie (213) oraz odejmowane w układzie (214). Następnie różnica jest dzielona przez sumę w układzie (215) a potem wynik jest korygowany w układzie (216) przez współczynnik zależny od długości ciągu pseudolosowego L_PN oraz nachylenia zboczy rzeczywistej funkcji autokorelacji. Do skorygowanego względnego współczynnika korelacji z wyjścia układu (216) jest dodawana w układzie (218) wartość (217) (n) zależna od zakresu pomiarowego i dodatkowo jeden. Dalej wynik jest w układzie (219) przemnażany przez czas TC/4 i pomniejszany w układzie (220) o (221) zapamiętany czas ¹/?τ₀ odpowiadający połowie sumy wszystkich opóźnień w układzie dalmierza przyA high frequency constancy master generator (201) generates a 2F _PN frequency signal which is then split twice by circuit (202). The signal with frequency F _PN clocked the pseudo-random sequence generator (203) of length L _PN bits. The duration of one bit of a pseudorandom sequence is TC = 1 / F _PN . The pseudo-random signal f ₀ (t) from the output of the generator (203) is additionally delayed in the circuit (205) by a constant time t _s , preferably t _s equal to TC and modulates the laser signal (206). The signal from the output of the laser (206) is emitted towards the object to be measured (207) which reflects light towards a receiver (208) consisting of a photodiode and electrical signal amplification stages. The received signal is further amplified in a variable gain amplifier (209) and then fed to the inputs of the two correlators (211) and (212). In the first correlator (211), the received and amplified signal is correlated with the pseudo-random sequence replica fE (t) delayed in the circuit (204) by an integer multiple (n) of the half duration TC of one bit of the pseudorandom sequence. The deceleration factor (n) depends on the measuring range of the distance. Theoretically, the delay of the reference signal could vary with the pitch TC, however, due to the fact that the actual received signal is band-limited, the shape of the actual m-sequence autocorrelation function deviates from the shape of the ideal autocorrelation function. The distortion of the autocorrelation function is particularly visible around the maximum. Therefore, it is preferable to use the delay ranges of the reference signal with a TC / 2 step and to select the delay such that the correlation results of both correlators fall within the range of ¼ to ¾ of the maximum value. The reference signal fL (t) for the second correlator (212) is additionally delayed in circuit (210) by a time equal to TC in relation to the reference signal of the first correlator fE (t). The results of the L and E correlation from the outputs of both correlators are summed in the frame (213) and subtracted in the frame (214). Then the difference is divided by the sum in (215) and then the result is corrected in (216) by a coefficient depending on the length of the pseudo-random sequence L _PN and the slope of the slopes of the real autocorrelation function. To the corrected relative correlation coefficient from the output of the circuit (216), a value (217) (n) depending on the measuring range is added in circuit (218) and additionally one. Then the result is multiplied in the system (219) by the time TC / 4 and decreased in the system (220) by (221) the stored time ¹ /? Τ ₀ corresponding to a half of the sum of all delays in the rangefinder system at

PL 220 976 B1 pomiarze zerowej odległości. Ostateczny wynik t_l wyraża czas propagacji sygnału od dalmierza do mierzonego obiektu i po wymnożeniu przez prędkość światła w ośrodku daje poszukiwaną odległość.By measuring zero distance. The final result t _l expresses the propagation time of the signal from the rangefinder to the measured object and, when multiplied by the speed of light in the medium, gives the distance sought.

Na Fig. 3 przedstawiono znormalizowane sygnały na wyjściach korelatorów przy zmieniającej się odległości do mierzonego obiektu w układzie według wynalazku przedstawionym na Fig. 1. Można zauważyć jak przesuwa się maksimum funkcji korelacji wraz ze wzrostem opóźnienia sygnału względem sygnatury korelatora „E. Tutaj korelator „E’ odpowiada zerowemu opóźnieniu, korelator „L opóźnieniu o czas TC. Jeśli sygnał korelowany nie jest opóźniony, wtedy sygnał E_l na wyjściu korelatora „E” osiąga wartość maksymalną, a sygnał L_l na wyjściu korelatora „L” przybiera wartość minimalną. Dla opóźnień τ₁ i τ₂ większych od zera i mniejszych od TC można zauważyć jak poziom sygnału na wyjściu korelatora „E” maleje (odpowiednio E₂ i E₃), a na wyjściu korelatora „L” rośnie (odpowiednio L₂i L₃). Jeśli opóźnienie sygnału przekroczy wartość TC, wtedy wyznaczenie tego opóźnienia na podstawie wyników korelacji korelatorów „E’ i „L” jest niemożliwe. W takiej sytuacji konieczne jest opóźnienie sygnatur f_E(t) i f_L(t) obydwu korelatorów o czas będący całkowitą wielokrotnością TC. Współczynnik krotności n' powinien być tak dobrany, żeby rzeczywisty czas opóźnienia /-sygnału minus n’TC dał resztę mniejszą od TC. Wtedy całkowite opóźnienie sygnału jest równe n’TC+/C_H, gdzie n’TC określa opóźnienie zgrubnie, a C doprecyzowuje wynik w granicach przedziału <0; TC>. Dla takiego przypadku zostały przedstawione opóźnienie τ₄ oraz sygnały wyjściowe korelatorów E₄ i L₄.Fig. 3 shows the normalized signals at the outputs of the correlators as the distance to the measured object varies in the arrangement according to the invention shown in Fig. 1. It can be seen how the maximum of the correlation function shifts with increasing signal delay with respect to the correlator signature "E. Here the correlator "E" corresponds to the zero delay, the correlator "L to the delay TC. If the correlated signal is not delayed, then the signal E _L the output of the correlator "E" reaches the maximum value, and the signal L at the output of the correlator _l "L" assumes the minimum value. For lags τ ₁ and τ ₂ greater than zero and smaller than TC, it can be seen how the signal level at the output of the "E" correlator decreases (E ₂ and E _{3, respectively} ), and the output of the "L" correlator increases (L ₂ and L _{3, respectively)} ). If the signal delay exceeds the TC value, then it is impossible to determine this delay from the correlation results of the "E" and "L" correlators. In such a situation, it is necessary to delay the signatures f _E (t) and f _L (t) of both correlators by a time that is an integer multiple of TC. The multiplication factor n 'should be chosen such that the actual signal delay time minus n'TC gives a remainder less than TC. Then the total signal delay is equal to n'TC + / C _H, where n'TC determines the delay coarse and clarifies C result within the interval <0;TC>. For such a case, the delay τ ₄ and the output signals of the E ₄ and L ₄ correlators are presented.

Sposób według wynalazku wymaga zastosowania poniższych zależności w układzie wyliczającym odległość do wyznaczania opóźnienia propagacyjnego oraz odległości do mierzonego obiektu.The method according to the invention requires the use of the following relationships in a distance calculator to determine the propagation delay and the distance to the measured object.

Czas propagacji t_l sygnału od obiektywu nadawczego do badanego obiektu wynosi:The propagation time t _{l of the} signal from the transmitting lens to the tested object is:

1„ ί , , , 1 (Ł-E)(Ł™-1)' ^T‘-4^T4 ⁺ 1⁺Ó₍£ + Ł₎₍L„+ 1)1 "ί,,, 1 (Ł-E) (Ł ™ -1) ' ^T ' -4 ^T 4 ⁺ 1 ⁺ Ó ₍ £ + Ł _{) (} L" + 1)

2^T gdzie TC - czas trwania jednego bitu sekwencji pseudolosowej, E - wynik korelacji pierwszego korelatora, L - wynik korelacji drugiego korelatora, L_PN - długość ciągu pseudolosowego, a - współczynnik wyrażający stosunek nachylenia zboczy rzeczywistej funkcji autokorelacji sygnału do nachylenia zboczy idealnej funkcji autokorelacji, n - zakres pomiarowy, /0 - suma czasów opóźnienia sygnału przy pomiarze zerowej odległości.2 ^T where TC - duration of one bit of the pseudorandom sequence, E - the result of the correlation of the first correlator, L - the result of the correlation of the second correlator, L _PN - the length of the pseudo-random sequence, a - coefficient expressing the ratio of the slopes of the real signal autocorrelation function to the slopes of the ideal autocorrelation function , n - measuring range, / 0 - sum of signal delay times when measuring zero distance.

Estymacja odległości do badanego obiektu wymaga dodatkowej znajomości szybkości z jaką sygnał przemieszcza się w ośrodku transmisyjnym. W przypadku dalmierzy laserowych tym ośrodkiem jest zazwyczaj powietrze. Prędkość fali elektromagnetycznej w ośrodku zależy od jego współczynnika refrakcji n_g. W ogólnym przypadku na współczynnik załamania wpływ ma temperatura ośrodka, ciśnienie, długość fali. Uwzględnienie tych wszystkich czynników jest istotne w przypadku dalmierzy wykonujących pomiary na duże odległości, jednakże dla dalmierza, którego zadaniem jest pomiar odległości rzędu maksymalnie kilkudziesięciu metrów można uwzględnić standardowe warunki atmosferyczne oraz możliwe jest pominięcie tłumienia sygnału wynikającego z absorpcji w powietrzu. Odległość do mierzonego obiektu wynosi:Estimating the distance to the tested object requires additional knowledge of the speed at which the signal travels in the transmission medium. In the case of laser distance meters, this medium is usually air. The speed of an electromagnetic wave in a medium depends on its refractive index n _g . In general, the refractive index is influenced by the temperature of the medium, pressure, and wavelength. Taking into account all these factors is important in the case of rangefinders making measurements over long distances, however, for a rangefinder whose task is to measure distances of up to several dozen meters, standard atmospheric conditions can be taken into account and it is possible to ignore the attenuation of the signal resulting from absorption in the air. The distance to the measured object is:

c Γ q - eXl_pn -1) 4n_aF_Piv (F + L)(L_pn + 1)c Γ q - eXl _pn -1) 4n _a F _Piv (F + L) (L _pn + 1)

2n„ gdzie FPN - częstotliwość taktowania generatora ciągu pseudolosowego, c - prędkość światła w próżni.2n "where FPN - clock frequency of the pseudorandom sequence generator, c - speed of light in a vacuum.

Claims

A method of distance measurement, in which the optical signal of the laser illuminating the measured object is modulated with a pseudo-random sequence from a pseudo-random generator, and then the optical signal reflected from the measured object is received by a photodetector, and the signal is amplified and then correlated in a system of two correlators with a delayed the signal from the pseudorandom generator, characterized in that for the first correlator the signal from the pseudorandom generator is delayed by the time / 'equal to the total multiple (n) of the half time TC of the duration of one bit of the pseudorandom sequence, and for the second correlator the signal from the pseudorandom generator is delayed additionally by the time / '

PL 220 976 B1 is equal to the duration of one bit of the pseudorandom sequence TC, and the values from the outputs of both correlators are converted to the distance to the measured object.

2. The method according to p. The method of claim 1, wherein the correlation result of the first correlator is subtracted from the correlation result of the second correlator to obtain the dividend, simultaneously adding the correlation results of the first and second correlators to obtain a divisor, and then dividing the divisible by the divisor to obtain the relative difference correlation coefficients.

3. The method according to p. The method of claim 2, characterized in that the relative difference of the correlation coefficients is multiplied by a correction coefficient depending on the length of the pseudorandom sequence and on the actual slope of the slopes of the autocorrelation function to obtain a corrected relative difference of the correlation coefficients.

4. The method according to p. 3. The method of claim 3, characterized in that the corrected relative difference of the correlation coefficients is increased by one and by the total value (n) depending on the measuring range, then this result is multiplied by one-fourth of the time TC of the duration of one bit of the pseudorandom sequence, and then half of the total time is subtracted. the delay corresponding to the zero distance and the result is the propagation time of the optical signal from the rangefinder to the measured object.

5. A distance measuring device, which has a pseudo-random generator, preferably a maximum length thrust generator, the output of which is connected to the input of the laser optical power modulator, from which the modulated light signal is directed towards the object and the reflected signal goes to the photodetector with the amplifier circuit, the output of which is connected to the first input of the first correlator and to the first input of the second correlator, at the same time the signal from the pseudorandom generator is fed to a delay circuit whose delay time depends on the measuring range (n) and whose output is connected to the second input of the first correlator, characterized by that it has a delay circuit (105) to which the signal from the output of the delay circuit (104) is fed, and the output of which is connected to the second input of the second correlator (107), at the same time the outputs of the correlators (106) and (107) are connected to the circuit computing distance (108).