相位测距公式
三维激光扫描仪中测距的方法与特点
三维激光扫描仪中测距的方法与特点《三维激光扫描仪中测距的方法与特点》激光扫描技术是一种高精度的三维测量方法，主要用于建筑设计、制造业和文化遗产保护等领域。
测距是其中最基本的功能之一。
本文将介绍三维激光扫描仪中常用的测距方法和其特点。
一、相位测距法相位测距法是三维激光扫描仪中应用较为广泛的一种测距方法。
该方法基于激光光束的干涉原理，通过测量光束在发射和接收之间传播的距离差来获取目标物体的距离信息。
在扫描仪的计算系统中，利用光电二极管或其他传感器记录下光束经过的相位差，进而计算出目标物体的距离。
相位测距法具有较高的精度和测量范围，适用于大多数测距场景。
二、时间差测距法时间差测距法是另一种常用的测距方法。
该方法利用激光光束从发射到接收所需的时间来计算目标物体的距离。
通过激光脉冲的发射和接收时间的记录，结合光在空气中的传播速度，可以精确计算出测量目标与激光扫描仪之间的距离。
相较于相位测距法，时间差测距法的优势在于简单、快速，适用于运动目标的测量。
三、特点与应用三维激光扫描仪中测距的方法具有以下特点：1. 高精度：三维激光扫描仪能够实现毫米级的测量精度，具备非常高的测量精度，能够准确地捕捉目标物体的细节信息。
2. 高效率：激光扫描仪可以实现快速的数据采集，每秒钟可达到百万级的测量点，节省了大量的测量时间和人力成本。
3. 安全性：三维激光扫描仪在进行测量时通常使用红光激光束，与人眼视觉系统无害，无需担心安全问题。
四、总结三维激光扫描仪中的测距方法多样而灵活，可根据不同的测量需求选择合适的方法。
相位测距法和时间差测距法是两种常用的测距方法，各自具有优势和适用场景。
无论是高精度的建筑测量还是制造业中的质量控制，三维激光扫描仪都能够提供准确、快速且安全的测距解决方案。
激光测距原理
激光测距原理激光测距工作方式上可分为:脉冲激光测距和连续波激光测距。
(1) 脉冲激光测距脉冲激光测距原理是，用脉冲激光器向目标发射一列很窄的光脉冲(脉冲宽度小于50ns)，光达到目标表面后部分被反射，通过测量光脉冲从发射到返回接收机的时间，可算出测距机与目标之间的距离。
假设所测距离为h，光脉冲往返时间为t，光在空中的的传播速度为c，则:h=ct/2脉冲激光测距机能发出很强的激光.测距能力较强,即使对非合作目标,最大测距也能达到30000m以上。
其测距精度一般为5米，.最高的可达0.15m。
脉冲激光测距机既可在军事上用于对各种非合作目标的测距,也可在气象上用于测定能见度和云层高度.以及应用在对人造卫星的精密距离测量等领域。
(2)连续波激光测距(相位式激光测距)相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。
即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间。
与脉冲激光测距机相比，连续波激光测距机发射的(平均)功率较低，因而测远距离能力相对较差。
相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。
由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。
对非合作目标，相位法测距的最大测程只有1~3km。
若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为:t=φ/ω将此关系代入式中距离D可表示为D=1/2 ct=1/2 c?φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)=c/4f (N+ΔN)=U(N+)式中:φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。
ω——调制信号的角频率，ω=2πf。
U——单位长度，数值等于1/4调制波长N——测线所包含调制半波长个数。
Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。
ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。
4.2 相位法测距汇总
u1T cos(2f 1t 1 ) u 2T cos(2f 2 t 2 )
4f 1 R0 u1R cos2 ( f 1 f d 1 )t 1 c 4f 2 R0 u2 R cos2 ( f 2 f d 2 )t 2 c
用测量两个分开频率间的相位差方法进行测距，类似于干涉仪天线那样利用间隔 很远的两部天线，通过测量相位差来测量角度。干涉仪天线测角精度高，但有角 度模糊，可利用安置在较近的附近天线解决模糊问题。在干涉仪天线系统中各个 天线间的空间配置相应于多频测距技术中频率间的间隔。
连续波多频雷达已广泛应用于大地测量和导弹制导中进行精确测距。命名为微波 测距仪的一种便携式电子勘测设备就是根据这个原理工作的。
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单频连续波的相位法测距
前面讲过简单的连续波雷达不能测距，但在一些情况下测量回波信号与 发射信号间的相对相位进行测距也是可能的，下面具体分析：
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单频连续波相位法测距
发射机 A 设单基地雷达位于A点，目标位于B点，两者 距离R，若发射、接收信号分别为：
目标B
u1 (t ) cos( 0 t 0 )
接收机
2R u2 u1 (t ) cos( 0t 0 0 ) c 式中 0 是发射信号的初始相位，发射信号与
目标回波的相位差：
1 2 0
相位计
2R c
相位法测距1 哈尔滨工业大学电子工程系 8
相位调制连续波雷达
调相连续波雷达系统采用每经τ秒便将离散相移加至发射的连续波信号的方 法来形成相位编码波形，以测量目标的距离。 下面讨论宽度为T的雷达发射脉冲的编码，将宽度分成N个子脉冲，每个宽 度为τ =T/N，然后用载波的相位对这些子脉冲进行编码。通常有两种类型的相位 编码技术： 二进制相位(双相)码：可简单地用正号+、负号-表示，正子脉冲标志表示没有相 移，而负脉冲标志表示载波有π弧度的相移，即反相。 多相位码：在子脉冲基础上的相移为 i
相位法测距原理
0 周期性M序列的自相关函数
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周期性与非周期性M序列自相关函数的比较
{000100110101111 ∙ ∙ ∙ ∙}
{000100110101111}
M.I. Skolnik, Radar Handbook, 2nd Ed, McGraw-Hill Companies, Inc., 1990 (中译本： 电子工业出版社，2003)
用测量两个分开频率间的相位差方法进行测距，类似于干涉仪天线那样利用间隔 很远的两部天线，通过测量相位差来测量角度。干涉仪天线测角精度高，但有角 度模糊，可利用安置在较近的附近天线解决模糊问题。在干涉仪天线系统中各个 天线间的空间配置相应于多频测距技术中频率间的间隔。
连续波多频雷达已广泛应用于大地测量和导弹制导中进行精确测距。命名为微波 测距仪的一种便携式电子勘测设备就是根据这个原理工作的。
2 i M
i 0,1,, M 1
式中M为码的阶数，如Frank码
由于两种类型编码技术确定距离的原理相同，这里主要研究较简单的双相码。常 用的二进制相位编码有： 巴克(Barker)码、组合式巴克码和伪随机码
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(a) 双相码
u1T cos(2f 1t 1 ) u 2T cos(2f 2 t 2 )
4f 1 R0 u1R cos2 ( f 1 f d 1 )t 1 c 4f 2 R0 u2 R cos2 ( f 2 f d 2 )t 2 c
丁石孙，线性移位寄存器序列，上海科学技术出版社，1982
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相位式激光测距原理及其技术实现
相位式激光测距技术实现（1）
一、激光调制的实现
由于采用多尺度测量，而且是运用间接测尺频 率方式和差频测相技术，这就要求系统必须有一套 高性能的频率发生装置，实现多种频率的高速切换。 而且为保证测量精度，要求频率发生器的精度很高。 传统的压控振荡器不仅频率稳定速度慢，而且频率 精度不高，不能胜任激光调制的任务。目前在电子 工程领域得到广泛应用的DDS(直接数字频率合成) 技术，非常适合作为这里对激光进行调制的频率源。
相位式激光测距技术实现（2）
DDS的原理框图
目前许多芯片公司都已生产了性能可观的DDS芯片， 如Standford公司的STEL2375，其最高工作频率可达 1GHz，输出信号带宽为400MHz，频率分辨力为mHz级。 可见，这些性能指标完全可以满足激光调制的需要。
相位式激光测距技术实现（3）
二、相位差测量的实现
相位式激光测距原理分析（4）
三、间接测尺原理（1）
上述的直接测尺频率方式在实际应用中会遇到频带过宽，测
相精度难以实现的问题。例如：要求测程100km，精度0.01m，
测相精度为1／1000，则对应的直接测尺长度为10150kHz，15MHz，频带宽近15MHz。
相位式激光测距原理分析（6）
四、相位差测量原理 （1）
主控振荡器信号 es1 =Acos(ωs t+ φs) 本地振荡器信号 el =Acos(ωl t+ φl) 接受到的信号 es2 =Acos(ωs t+ φs +Δφ)
相位式激光测距原理分析（7）
四、相位差测量原理（2）
混频后输出：
参考信号 er =Dcos[(ωs –ωl)t+(φs- φl)] 测距信号 es =Dcos[(ωs –ωl)t+(φs- φl)+ Δφ] 取ωs –ωl在几kHz到几十kHz，这样包含相位差信息的正弦信
相位式激光测距——间接tof法
相位式激光测距——间接tof法相位式激光测距是一种通过测量光波的相位来确定距离的技术。
在激光测距中，相位式激光测距是一种常用的测距方法之一。
而间接TOF法（Time of Flight）则是利用光脉冲从发射到接收所需的时间来计算距离的一种方法。
下面我将从多个角度来解释相位式激光测距和间接TOF法的相关内容。
首先，相位式激光测距是利用激光光束发射到目标上并返回的时间来计算距离的一种技术。
它通过测量光波的相位差来确定目标的距离。
相位式激光测距具有测量精度高、测量距离远、抗干扰能力强等特点，因此在工业测量、地理测绘、无人驾驶等领域得到了广泛的应用。
其次，间接TOF法是指利用光脉冲从发射到接收所需的时间来计算距离的方法。
在激光测距中，通过测量激光脉冲从发射到接收所需的时间，再结合光速的知识，可以计算出目标与测距设备的距离。
这种方法的优点是测量速度快，对目标的反射能力要求低，适用于复杂环境下的测距任务。
从技术角度来看，相位式激光测距和间接TOF法都是利用光学原理进行测距的方法，需要高精度的光学器件和精密的测量系统来实现。
在实际应用中，需要考虑光波在传播过程中的衰减、散射等因素对测量结果的影响，以及如何提高测量精度和稳定性。
此外，从应用角度来看，相位式激光测距和间接TOF法在工业测量、三维成像、地质勘探、机器人导航等领域有着广泛的应用前景。
随着激光技术和光电子器件的不断发展，相信这两种测距方法在未来会有更多的创新和应用。
综上所述，相位式激光测距和间接TOF法是两种常见的激光测距方法，它们都在不同领域有着重要的应用。
通过不断的技术创新和实践应用，相信它们会为我们的生活和工作带来更多的便利和效益。
相位法激光测距的理论设计(综合最新版)
相位法激光测距的理论设计摘要本文介绍了半导体激光技术,并在传统的相位法激光测距原理的基础上, 参考激光测距光学系统设计,运用数字相关检测的测量方法，提出一种把直接数字频率合成(DDS) 技术和数字信号处理(DSP) 技术相结合的新的相位激光测距理论设计，这种设计有助于简化电路、提高相位测距的精度。
关键词：相位激光测距，数字相关检测，数字信号Phase Type Laser Ranging Theoretical Design This article introduced the semiconductor laser technology, and in the traditional phase laser ranging principle foundation, the reference laser ranging optical system design, Using digital correlation detection measuring technique,proposing one kind the new phase laser ranging theoretical design which (DDS) technical and the digital signal processing (DSP) the technology unifies the direct digital frequency synthesis, for could overcome in the traditional phase range finder method the precision to enhance, the measuring range with difficulty difficulty with increases, the electric circuittoo is complex and so on the shortcoming provides has been possible to supply the reference the theoretical design.Key word：PHASE LASER RANGING ，DIGITAL CORRELATION DETECTION ，DIGITAL SIGNAL目录第一章引言 (4)第二章国内外研究状况 (5)第三章激光测距光学系统 (7)3．1 激光测距仪的系统结构 (7)3．2光学系统图示 (8)3．3 光学系统设计主要部件功能与作用 (9)3．4 主要参考性能数据 (10)第四章数字相关检测技术改进方法设计 (11)4．1 激光相位式测距的基本原理 (11)4．2 数字信号处理(DSP)的简述 (13)4.2.1 数字信号处理的主要研究内容 (14)4.2.2 测试信号数字化处理的基本步骤 (14)4.2.3 数字处理信号的优势 (15)4．3 直接数字频率合成技术 (15)4.3.1 DDS的基本工作原理 (16)4．4 改进的数字测相的框图设计 (16)第五章小结 (22)参考文献 (23)致谢 (24)第一章引言第一章引言激光，是一种自然界原本不存在的，因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。
相位式光电测距仪的工作原理
§4.2 相位式光电测距仪的工作原理相位式光电测距仪的种类较多，但其基本的工作原理是相同的。
本节将讨论相位式光电测距仪的工作原理，并着重介绍它的几个主要部件的工作原理。
4.2.1 相位式光电测距仪的工作原理相位式光电测距仪的工作原理可按图4-4所示的方框图来说明。
图4-4由光源所发出的光波（红外光或激光），进入调制器后，被来自主控振荡器（简称主振）的高频测距信号1f 所调制，成为调幅波。
这种调幅波经外光路进入接收器，会聚在光电器件上，光信号立即转化为电信号。
这个电信号就是调幅波往返于测线后经过解调的高颇测距信号，它的相位已延迟了Φ。
∆Φ+⨯=ΦN π2这个高频测距信号与来自本机振荡器（简称本振）的高频信号1f '经测距信号混频器进行光电混频，经过选频放大后得到一个低频（11f f f '-=∆）测距信号，用D e 表示。
D e 仍保留了高频测距信号原有的相位延迟∆Φ+⨯=ΦN π2。
为了进行比相，主振高频测距信号1f 的一部分称为参考信号与本振高频信号1f '同时送入参考信号混频器，经过选频放大后，得到可作为比相基准的低频（11f f f '-=∆）参考信号，0e 表示，由于0e 没有经过往返测线的路程，所以0e 不存在象D e 中产生的那一相位延迟Φ。
因此，D e 和0e 同时送人相位器采用数字测相技术进行相位比较，在显示器上将显示出测距信号往返于测线的相位延迟结果。
当采用一个测尺频率1f 时，显示器上就只有不足一周的相位差∆Φ所相应的测距尾数，超过一周的整周数N 所相应的测距整尺数就无法知道，为此，相位式测距仪的主振和本振二个部件中还包含一组粗测尺的振荡频率，即主振频率 32,f f 和本振频率 32,f f ''。
如前所述，若用粗测尺频率进行同样的测量，把精测尺与一组粗测尺的结果组合起来，就能得到整个待测距离的数值了。
4.2.2 相位式光电测距仪各主要部件的工作原理1.光源相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAs）二极管和氦-氖（He-Ne）气体激光器。
控制测量相关名词解释
控制测量一：1. 控制测量学2. 控制测量工程控制测量工程控制测量的基本任务测图控制网施工控制网变形监测控制网工程控制测量与大地控制测量的关系工程控制测量的主要研究内容3.铅垂线4. 大地高系统5. 控制网按照用途分6. 独立网7. 水平控制网布设步骤8. 选点完成后提交的资料9. 精密测角误差的影响因素10. 测角误差的减弱措施11. 方向法和全圆方向法观测水平角的步骤12. ①分组方向观测法②全组合测角方法13. 经纬仪的主要系统误差14. 电子测角的分类15. 传统测距方法16. 仪器加常数改正17. 引起测距误差的误差来源有18. 测距频率改正公式19. 相位测量误差20. 光电测距仪的测程21. 水准仪基本分类22. 精密水准测量误差分类23. 观测程序减弱i角影响24. 精密水准测量观测测站观测程序25. 跨河水准测量26. 相位式测距原理公式27. 高斯投影28. 平面控制网平差计算包括1：控制测量学：研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科2：控制测量：获得控制网中控制点平面坐标或高程的测量工作。
工程控制测量：所有为工业和工程建设测量而建立的平面控制测量和高程控制测量的总称。
工程控制测量的基本任务：测图控制网：在设计阶段建立用于测绘大比例尺地形图，用于建筑物的设计和区域规划；施工控制网：在施工阶段建立，作为施工测量和放样的依据；变形监测控制网：在工程竣工后的运营阶段建立，以监视建筑物（构筑物、大型设备）变形为目的，精度要求较高。
工程控制测量与大地控制测量的关系：和大地控制测量的理论、方法和技术密切相关；经常需要联测大地控制网；是大地控制测量学的直接应用者，而不能简单理解为其中的一部分；工程控制测量的精度不一定低于大地控制测量；测量范围小于大地控制测量范围，但绝大多数情况并非平面测量，尤其是大型工程的控制测量。
工程控制测量的主要研究内容：研究建立和维持高科技水平的工程水平控制网和精密高程控制网的原理和方法，满足国民经济建设、国防建设和地学科学研究的需要；研究获得高精度测量成果的精仪器和使用方法；研究控制网测量成果的数学投影和变换及有关问题的测量计算；研究高精度的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法、控制测量数据库的建立、管理及应用3：铅垂线：地球上的质点所受的万有引力与离心力的合力称为重力，重力的方向称为铅垂线方向。
连续波雷达测速测距原理
连续波雷达测速测距原理连续波雷达（Continuous Wave Radar，CWR）是一种常用的雷达测速测距技术，它利用连续发射和接收电磁波，通过测量波的往返时间和频率差，来精确测定目标物体的速度和距离。
本文将详细介绍连续波雷达的测速测距原理。
一、连续波雷达的原理当返回的波到达雷达时，雷达接收到波和发射的波之间存在一定的相位差。
而这个相位差可以用来计算出物体的距离。
具体的计算公式如下：距离=相位差×光速/(2×发射频率)在这个公式中，相位差是接收到的波和发射的波之间的相位差，光速为常数，发射频率为雷达发射的频率。
但是，单纯的通过距离无法获得目标物体的速度。
所以，连续波雷达需要通过测量频率差来计算目标物体的速度。
当目标物体以一定速度向雷达靠近或远离时，返回的波的频率会有一定的变化。
假设目标物体向雷达靠近，则返回的波的频率会增加。
频率的变化可以用来计算目标物体的速度。
具体的计算公式如下：速度=频率变化量×光速/(2×发射频率)在这个公式中，频率变化量为接收到的波的频率和发射的波的频率之差。
二、连续波雷达的应用在航空领域，连续波雷达常用于测量无人机的速度和距离，以及预警系统中。
通过测量无人机的速度，可以帮助准确控制无人机的行驶速度，并确保安全。
而通过测量无人机的距离，可以及时避免与其他航空器发生碰撞的危险。
在航海领域，连续波雷达常用于船舶的导航和控制系统中。
通过测量船舶与障碍物之间的距离，可以及时警示船舶避免碰撞。
同时，通过测量船舶的速度，可以帮助船舶准确抵达目的地，并且保持适当的速度，提高航行的效率。
在交通运输领域，连续波雷达常用于测速仪器和交通探测器中。
通过测量车辆的速度，可以帮助交通管理部门监测交通流量、控制交通信号，并保证车辆在道路上行驶的安全。
总结起来，连续波雷达利用波的往返时间和频率变化，实现对目标物体的精确测速测距。
在航空、航海、交通运输等领域发挥着重要作用，帮助我们提高交通的安全性和效率。
相位式激光测距——间接tof法
相位式激光测距——间接tof法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：相位式激光测距是一种常用的测距方法，它通过测量光波的相位差来确定物体与传感器之间的距离。
而间接TOF（Time of Flight）法则是一种常见的相位式激光测距方法之一，其原理是通过测量光波往返传播的时间来计算距离。
本文将详细介绍相位式激光测距及间接TOF法的基本原理、应用领域以及优缺点。
一、相位式激光测距的基本原理相位式激光测距利用了光波的波长特性，通过测量光波的相位差来确定距离。
在相位式激光测距中，激光器向目标发射一束光波，光波经过目标反射后返回传感器，传感器接收到反射光波并测量与发射光波的相位差，通过相位差的变化来计算目标与传感器之间的距离。
相位式激光测距的精度通常很高，可以达到亚毫米级别。
二、间接TOF法的原理及优缺点间接TOF法是相位式激光测距的一种常见方法，其原理是通过测量光波往返传播的时间来计算距离。
具体来说，激光器向目标发射一束光波，光波经过目标反射后返回传感器，传感器测量光波往返的时间并将其除以光速来计算距离。
间接TOF法的优点在于测距精度高、测量速度快、适用于长距离测距等特点，但其缺点是受到光波传播速度波动的影响，可能在复杂环境中出现误差。
相位式激光测距在工业、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用。
在工业领域，相位式激光测距可以用于精密加工、质量检测等工作中；在汽车领域，相位式激光测距可以用于自动驾驶、停车辅助等功能；在航空航天领域，相位式激光测距可以用于飞行器导航、高精度测绘等应用。
四、结论相位式激光测距是一种精确、高效的测距方法，间接TOF法作为其中一种方法，在实际应用中具有一定优势和局限性。
相位式激光测距在各个领域都有着重要的应用价值，未来随着技术的不断进步和应用领域的拓展，相位式激光测距将会得到更广泛的应用和发展。
【本文2000字，已完整】第二篇示例：相位式激光测距是一种常用的激光测距方法，通过测量激光光束的相位变化来计算目标物体的距离。
求时间差算法和相位
求时间差算法和相位时间差算法和相位在很多领域都有应用，如通信、信号处理、物理等。
这两个概念的理解对于相关领域的从业人员来说十分重要。
在本文中，我将对时间差算法和相位进行详细阐述。
一、时间差算法时间差算法是指通过对两个信号的时间差进行计算，来确定其之间的相对位置关系。
该算法常用于雷达定位、音频定位等领域。
以雷达定位为例，雷达发射信号在到达目标后会被反射回来，接收器会接收到发射信号和反射信号。
通过计算两个信号的时间差，可以得知目标距离雷达的距离。
具体的计算公式为：目标距离 = （发射信号到达目标时间 - 接收到反射信号时间）×光速 / 2。
其中的光速是一个固定值。
时间差算法的优点是不依赖信号的绝对功率和信噪比，因此可以应用于低信噪比的环境中。
但也存在一些缺点，如对时钟的准确度要求较高，对多径干扰敏感等。
二、相位相位是指两个信号之间的时间偏差。
在一个周期内，相同频率的两个信号如果相位不同，那么它们就处于不同的位置。
相位通常用单位圆上的角度来表示。
在物理学中，相位差还可以表示两个波的相对位置。
如果两个波的相位差为0，则它们在时间轴上重合；如果相位差为π，则它们处于相反位置；如果相位差为π/2，则它们处于垂直方向等。
相位在通信领域中也有重要的应用，在数字通信中，调制信号一般是通过改变相位来实现的。
例如，QPSK调制中，通过改变正弦波和余弦波的相位来实现不同的调制状态。
与时间差算法相比，相位具有更广泛的应用范围，不仅在雷达定位等领域有用，还应用于调制、解调、滤波、信道编码等领域。
三、时间差算法与相位的联系时间差算法和相位之间存在联系，在计算两个信号的时间差时，实际上是通过计算两个信号的相位差来实现的。
根据正弦函数的周期性，可以得到两个信号的相位差公式为：Δφ = 2π × Δt / T。
其中，Δφ表示相位差，Δt表示时间差，T表示信号的周期。
在信号处理中，也经常会使用相位差来提取信号的相位信息，例如在自适应滤波中，可以通过计算信号的相位差来确定滤波器的阶数和参数。
相位测距
基于高精度测距的APD接收电路设计相位式测距是通过测量连续的幅度调制信号在待测距离上往返传播所产生的相位延迟，间接地测定信号传播时间，从而得到被测距离的。
这种方法测量精度高，通常在毫米量级。
2.1相位式激光测距技术2.1.1基本原理相位式激光测距的基本原理框图如图所示：相位法激光测距基本原理图它由激光发射系统、角反射器、接收系统、综合频率系统、混频鉴相系统和计数显示系统等组成。
角反射器是一种三个反射面之间互成90°的光学棱镜，90°角要求有误差小于±2 ''的加工精度；它可以把射来的光线按原方向反射回去，即一个入射光射入后，不论入射角如何，经角反射器棱镜反射后的光线与入射光线平行。
相位法激光测距技术就是利用发射的调制光和被目标反射的接收光之间光波的相位差所包含的距离信息来实现对被测目标距离量的测量。
由于采用调制和差频测相技术，具有测量精度高的优点，广泛应用于有合作目标的精密测距场合。
基本原理如下：相位式激光测距调制波形图设调制频率为f，幅度调制波形如图 2.2 所示，波长为式中c是光速，λ是调制波形的波长。
由图可知，光波从A点传到B点的相移φ可表示为式中，m 是零或正整数，Δm 是个小数，A,B 两点之间的距离L 为式中，t 表示光由A点传到B点所需时间。
给出(2-3)式时已利用了(2-1)式和(2-2)式。
由(2-3)式可知，如果测得光波相移φ中2π的整数m 和小数Δm ，就可由(2-3)式确定出被测距离L，所以调制光波被认为是相位式激光测距仪测量距离的一把度量标准，可以形象的称之为“光尺”。
不过，用一台测距仪直接测量A和B两点光波传播的相移是非常困难的，因此采用在B点设置一个反射器(即所谓合作目标)，使从测距仪发出的光波经反射器反射再返回测距仪，然后由测距仪的测相系统对光波往返一次的相位变化进行测量。
图 2.3示意地表示光波在距离L 上往返一次后的相位变化。
相位测距原理
相位测距原理相位测距是一种非常重要的测距方法，在许多领域都有着广泛的应用。
相位测距原理是利用电磁波在空间传播的特性，通过测量波的相位差来计算距离。
在这种原理下，我们可以利用光波、无线电波等电磁波进行距离测量，应用于雷达、激光测距、通信等领域。
本文将从电磁波的传播特性、相位差的计算方法以及相位测距的应用等方面，对相位测距原理进行详细介绍。
电磁波的传播特性。
电磁波是一种波动现象，它在空间中传播时具有一定的波长和频率。
在自由空间中，电磁波的传播速度等于光速，即3×10^8米/秒。
电磁波的传播特性决定了相位测距的可行性，也为相位测距提供了理论基础。
相位差的计算方法。
在相位测距中，我们需要测量电磁波传播过程中的相位差，从而计算出距离。
相位差是指两个波的相位之差，通常用弧度或者角度来表示。
在实际测量中，我们可以通过测量波的频率、波长以及相位差来计算出距离。
这种计算方法在雷达、激光测距等领域得到了广泛应用。
相位测距的应用。
相位测距在许多领域都有着重要的应用价值。
在雷达领域，相位测距可以用于目标的距离测量，从而实现目标的探测和跟踪。
在激光测距领域，相位测距可以用于测量地面的距离、高度等参数，广泛应用于地质勘探、测绘等领域。
此外，相位测距还可以应用于通信领域，用于信号的传输和接收。
总结。
相位测距原理是一种重要的测距方法，它利用电磁波的传播特性和相位差的计算方法，实现了在许多领域的广泛应用。
通过对相位测距原理的深入了解，我们可以更好地掌握这一技术，并将其应用于实际工程中，为各行各业的发展做出贡献。
希望本文能够帮助读者更好地理解相位测距原理，并在实际应用中取得更好的效果。
激光测距 相位
相位式激光测距是一种常见的激光测距方式，它采用连续调制的光束。
当这种光束遇到被测物体并反射回来时，通过对比接收到的光束中产生的相位变化，可以换算出测量距离。
这种方式的优点在于，由于是对发射光波的光强进行调制，并通过测量相位差来间接测量时间，所以其处理难度相对于直接测量往返时间的方式降低了许多。
相位式激光测距通常适应于中短距离的测量，其测量精度可以达到毫米、微米级，也是目前测距精度最高的一种方式。
具体的测量公式为：L = ϕ⋅c ⋅T / (2π)，其中L为测量距离，c为光在空气中的传播速度，T为调制信号的周期时间，ϕ为发射与接收波形的相位差。
相位法测距
2019/12/26
哈尔滨工业大学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子工程系
2
单频连续波的相位法测距
前面讲过简单的连续波雷达不能测距，但在一些情况下测量回波信号与 发射信号间的相对相位进行测距也是可能的，下面具体分析：
二进制相位(双相)码：可简单地用正号+、负号-表示，正子脉冲标志表示没有相 移，而负脉冲标志表示载波有π弧度的相移，即反相。
多相位码：在子脉冲基础上的相移为 i
2
M
i
式中M为码的阶数，如Frank码
i 0,1, , M 1
由于两种类型编码技术确定距离的原理相同，这里主要研究较简单的双相码。常 用的二进制相位编码有：
f d1 )t
4f 1 R0
c
1
u2R
cos2 ( f2
f d 2 )t
4f 2 R0
c
2
式中1,2 是各发射信号的初始相位，目标初始距离为R0、径向速度为vr，多普
勒频率fd1=2vr/λ1，fd2=2vr/λ2。由于f2=f1+∆f，∆f<<f1，则fd1≈fd2=fd。接收机将两个 回波信号分选出来，并分别与各自对应的发射波形进行差拍，取出两个多普勒频
率成分为：
u1D
cos2fd t
4f 1 R0
c
u2D
cos2fd t
4f 2 R0
c
相位差
4 ( f2 f1)R0 4fR0
相位法激光测距原理及算法详解
激光相位法测距的原理激光相位测距中，把连续的激光进行幅度调制，调制光的光强随时间做周期性变化，测定调制光往返过程中所经过的相位变化即可求出时间和距离。
图.1 相位式激光测距原理示意图如图1所示，设发射处与反射处（提升容器）的距离为x ，激光的速度为c ，激光往返它们之间的时间为t ，则有：cxt 2设调制波频率为f ，从发射到接收间的相位差为 ，则有：N cfxft 242 (2) 其中，N 为完整周期波的个数， 为不足周期波的余相位。
因此可解出：)(2)22(24N N fcN f c f c x(3) 其中，f c L s 2 称为测尺或刻度，N 即是整尺数， 2 N 为余尺。
根据测得的相位移的大小，可知道N 余尺的大小。
而整尺数N 必须通过选择多个合适的测尺频率才能确定，测尺频率的选择是提升容器精确定位的关键因素之一。
多尺测量方法测量正弦信号相移的方法都无法确定相位的整周期数，即不能确定出相位变化中 2的整倍数N ，而只能测量不足 2的相位尾数 ，因此公式（2.3）中的N 值无法确定，使该式产生多个解，距离D 就不能确定。
解决此缺陷的办法是选用一个较低的测尺频率s f ，使其测尺长度s L 稍大于该被测距离，这种状况下不会出现距离的多值解。
但是由于测相系统的测相误差，会导致测距误差，并且选用的s L 越大则测距误差越大。
因此为了得到较高的测距精度而使用较短的测尺长度，即较大的测尺频率s f ，系统的单值测定距离就相应变小。
为了解决长测程和高精度之间的矛盾，一般使用的解决办法是：当待测距离D 大于基本测尺sb L （精测测尺）时，可再使用一个或几个辅助测尺sl L （又叫粗测测尺），然后将各个测尺测得的距离值组合起来得到单一的和精确的距离信息。
由此可见，用一组测尺共同对距离D 进行测量就可以解决距离的多值解，即用短尺保证精度，用长尺保证量程。
这样就解决高精度和长测程的矛盾[4]。
本系统选用10米作为精尺，1000米作为粗尺，带入公式即可求得精尺频率和粗尺频率：精尺频率 MHz L cf 152510（4） 粗尺频率 kHz L cf 150210001000 （5） 其中，光速s m c /1038 。
激光测距原理
一原理：1 相位测距：通过测定连续的调制激光在待测距离d上往返的相位差Φ来间接测量传播时间t计算得出d=1/2c*t.2 差频测相：为了保证一定的测距精度，激光信号的频率必须选得很高（见第4点），一般为十几MHz～几百MHZ．如果在这样高的频率下直接对发射波和接收波进行相位比较，电路中的寄生参量的影响将产生显著的附加相移，降低测相精度；为此，采用差频法来测相，即通过主振频率与本振频率混频，变成中低频信号，由于差频信号仍保持着原高频信号的相位关系，测量中低频信号的相位就等于测量上振信号经2D距离后的相位延迟．3 测试间：t=Φ/2*pi*f4 精度：波长（测尺长度Ls）/1000测尺长度和测尺频率关系：Vs=C/2Ls5 注意：当d>波长时，又需要精度时要用多把尺子，用较长的测尺粗测，用较短的尺子精测。
6 间接测尺：有时各测尺频率的值相差较大，使得放大器，调制器电路难以做到对各种测尺都具有相同的增益及相位稳定性。
间接测尺是采用一种数值接近的调制频率，间接获得各个测尺的方法二方案要求：侧量范围1—15m,精度1cm测尺长度Ls=15m测尺频率Vs=3*108 /2*15=10MHZ比较：典型激光测距的方法有脉冲法、相位法、干涉法等。
脉冲法：是采用测量激光的传输时间的测量方法，由于激光脉冲的能量相对比较集中，能够传输较远的距离，所以该方法适用于较远距离测距，但是测距精度较低。
相位法：是采用激光调制的方法，通过测量载波调制频率的相位，达到测量距离的目的，避免了测量非常短的时间间隔，可以达到较高的测距精度。
其测距精度主要受激光调制的相位测量精度和相位的调制频率的影响，要达到距离的高精度测量，必须提高系统的激光调制频率和相位测量精度。
干涉法：测量精度高，适用于微小位移的测量(一般小于1 m)，对测量环境要求非常苛刻，适用于高精度的实验室的实验定标等应用。
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手持式激光测距仪使用注意事项
DISTO及其他手持式激光测距仪，由于采用激光进行距离测量，而脉冲激光束是能量非常集中的单色光源，所以在使用时不要用眼对准发射口直视，也不要用瞄准望远镜观察光滑反射面，以免伤害人的眼睛。一定要按仪器说明书中安全操作规范进行测量。野外测量时不可将仪器发射口直接对准太阳以免烧坏仪器光敏元件。
为了测得不足π的相角φ，可以通过不同的方法来进行测量，通常应用最多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。
由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束，为了获得测距高精度还需配置合作目标，而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪，它不仅体积小、重量轻，还采用数字测相脉冲展宽细分技术，无需合作目标即可达到毫米级精度，测程已经超过100、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。现应用最多的是leica公司生产的DISTO系列手持式激光测距仪。
Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。
ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。
ΔN=φ/ω
在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使φ的测量达到很高的精度。
距离D可表示为 D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
式中：
φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。
ω——调制信号的角频率，ω=2πf。
U——单位长度，数值等于1/4调制波长
N——测线所包含调制半波长个数。
相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。 若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，
则对应时间t 可表示为：
t=φ/ω
将此关系代入（3-6）式