基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达和时刻鉴别方法，时刻鉴别装置包括：信号接收放大电路、阈值信号产生电路、加法电路和信号控制及处理电路；信号控制及处理电路采用FPGA芯片实现，包括LVDS接口和内部比较电路；所述内部比较电路用于对LVDS接口的正端和负端输入的信号进行作差比较处理，内部比较电路的输出端用于将作差比较处理结果以数字逻辑信号的形式输出。本发明专利技术提供的基于激光雷达的时刻鉴别装置将阈值信号产生电路产生的阈值信号以及信号接收放大电路输出的放大后的模拟信号直接连接到FPGA的LVDS接口上，由FPGA芯片本身进行作差处理以及模数转换，从而使得整个时刻鉴别装置的电路结构较为简单，易于实现。

Time Identification Device, Lidar and Time Identification Method Based on Lidar

The invention provides a time identification device based on lidar, a lidar and a time identification method. The time identification device includes signal reception and amplification circuit, threshold signal generation circuit, addition circuit and signal control and processing circuit. The signal control and processing circuit is realized by using FPGA chip, including LVDS interface and processing circuit. The internal comparison circuit is used for the differential comparison processing of the signals input from the positive and negative ends of the LVDS interface, and the output end of the internal comparison circuit is used for the output of the differential comparison processing results in the form of digital logic signals. The time discrimination device based on lidar directly connects the threshold signal generated by the threshold signal generating circuit and the amplified analog signal from the signal receiving and amplifying circuit to the LVDS interface of the FPGA. The differential processing and analog-to-digital conversion are carried out by the FPGA chip itself, thus enabling the whole time identification device. The circuit structure of the device is simple and easy to implement.

【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法
本专利技术涉及时刻鉴别
，具体涉及一种基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法。
技术介绍
脉冲式激光测距是通过测量激光从发射到返回之间的飞行时间来实现距离的测量。由于激光的速度特别快，所以发射和接收到激光脉冲之间的飞行时间间隔非常小，再加上被测目标反射面散射和角度的影响，以及电子元器件和芯片存在的固有误差，测量到的激光飞行时间误差较大。而空间的电磁波干扰、电路中的固有噪声以及电气干扰更加大了激光测距的精度误差。时刻鉴别电路作为激光测距系统的一个重要组成部分，主要将返回的激光回波信号转变为一个带有时间信息的数字信号。目前主要的时刻鉴别方法包括前沿时刻鉴别法、恒比定时时刻鉴别法以及高通容阻时刻鉴别法。常用的前沿时刻鉴别法将放大电路输出的放大信号与一个固定的阈值连接到一个比较器上，比较器输出的数字信号接入处理器进行起止时刻的获得，该种方式由于在放大信号与处理器之间加入了比较器，引入了元器件的噪声，故会影响时刻鉴别的准确度；另外常用的一种前沿时刻鉴别获取方法是在放大电路和处理器之间加入一个AD转换芯片，将模拟信号转换为数字信号，再连接到处理器进行时刻获取，该种方式增加的AD转换芯片成本高，且进入处理器后的处理较为复杂麻烦。针对上述存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供一种基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法，本专利技术提供的基于激光雷达的时刻鉴别装置将阈值信号产生电路产生的阈值信号以及信号接收放大电路输出的放大后的模拟信号直接连接到FPGA的LVDS接口上，由FPGA芯片本身进行作差处理以及模数转换，从而使得整个时刻鉴别装置的电路结构较为简单，易于实现。具体地，本专利技术提供了以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种基于激光雷达的时刻鉴别装置，包括：信号接收放大电路、阈值信号产生电路、加法电路和信号控制及处理电路；其中，所述信号接收放大电路用于接收激光回波信号，并对接收的激光回波信号进行差分放大处理，输出极性相反的两路差分信号；所述信号接收放大电路的第一输出端与所述加法电路的第一输入端连接，所述信号接收放大电路的第二输出端与所述加法电路的第二输入端连接，所述阈值信号产生电路的第一输出端与所述加法电路的第三输入端连接，所述阈值信号产生电路的第二输出端与所述加法电路的第四输入端连接；所述加法电路用于对所述加法电路的第一输入端以及第三输入端输入的信号进行叠加后经所述加法电路的第一输出端输出，所述加法电路还用于对所述加法电路的第二输入端以及第四输入端输入的信号进行叠加后经所述加法电路的第二输出端输出；所述加法电路的第一输出端与所述信号控制及处理电路的第一输入端连接，所述加法电路的第二输出端与所述信号控制及处理电路的第二输入端连接，所述信号控制及处理电路用于对所述信号控制及处理的第一输入端以及第二输入端输入的信号进行作差比较处理后将作差比较结果以数字逻辑信号的形式输出；所述信号控制及处理电路的控制端与所述阈值信号产生电路的输入端连接，用于控制所述阈值信号产生电路在第一输出端以及第二输出端分别产生预设的阈值信号；其中，所述信号控制及处理电路采用FPGA芯片实现，包括LVDS接口和内部比较电路；所述LVDS接口的正端为所述信号控制及处理电路的第一输入端，所述LVDS接口的负端为所述信号控制及处理电路的第二输入端；所述内部比较电路包括两个输入端和一个输出端，所述内部比较电路用于对所述LVDS接口的正端和负端输入的信号进行作差比较处理，所述内部比较电路的输出端用于将作差比较处理结果以数字逻辑信号的形式输出。进一步地，所述信号接收放大电路包括依次连接的光电转换电路和电压差分放大电路，所述电压差分放大电路用于输出极性相反的两路差分信号；其中，所述电压差分放大电路的第一输出端输出差分正信号，所述电压差分放大电路的第二输出端输出差分负信号。进一步地，所述阈值信号产生电路的第一输出端输出第一阈值信号，所述阈值信号产生电路的第二输出端输出第二阈值信号，所述第一阈值信号和所述第二阈值信号为直流阈值信号，所述第一阈值信号的电压幅值小于所述第二阈值信号的电压幅值。第二方面，本专利技术还提供了一种激光雷达，包括如上面任一项所述的基于激光雷达的时刻鉴别装置。第三方面，本专利技术还提供了一种应用如上面任一项所述的基于激光雷达的时刻鉴别装置的时刻鉴别方法，包括：S1、将激光回波信号输入至所述信号接收放大电路中，所述信号接收放大电路的第一输出端和第二输出端分别输出极性相反的两路差分信号P1和N1，其中，P1为差分正信号，N1为差分负信号；S2、所述信号控制及处理电路用于控制所述阈值信号产生电路在第一输出端以及第二输出端分别产生第一阈值信号V1和第二阈值信号V2；其中，V2的电压幅值大于V1的电压幅值；S3、所述加法电路用于对所述加法电路的第一输入端输入的信号P1以及第三输入端输入的信号V1进行叠加得到信号P2后经所述加法电路的第一输出端输出，所述加法电路还用于对所述加法电路的第二输入端输入的信号N1以及第四输入端输入的信号V2进行叠加得到信号N2后经所述加法电路的第二输出端输出；S4、信号P2和信号V2分别输入至所述信号控制及处理电路的第一输入端和第二输入端，所述信号控制及处理电路用于对所述信号控制及处理的第一输入端输入的信号P2以及第二输入端输入的信号V2进行作差比较处理后将作差比较结果以数字逻辑信号的形式输出；S5、根据步骤S4得到的数字逻辑信号，获取前沿触发时刻、前沿触发信号与后沿触发信号之间的时间间隔，得到所述激光回波信号的到达时刻和脉宽。第四方面，本专利技术还提供了另一种基于激光雷达的时刻鉴别装置，包括：信号接收放大电路、阈值信号产生电路和信号控制及处理电路；其中，所述信号接收放大电路用于接收激光回波信号，并对接收的激光回波信号进行放大处理，输出单极性单端信号；所述信号接收放大电路的输出端与所述信号控制及处理电路的第一输入端连接，所述阈值信号产生电路的输出端与所述信号控制及处理电路的第二输入端连接，所述信号控制及处理电路用于对所述第一输入端以及所述第二输入端输入的信号进行作差比较处理后将作差比较结果以数字逻辑信号的形式输出；所述信号控制及处理电路的控制端与所述阈值信号产生电路的输入端连接，用于控制所述的阈值信号产生电路在输出端产生预设的阈值信号；其中，所述信号控制及处理电路采用FPGA芯片实现，包括LVDS接口和内部比较电路；所述LVDS接口的正端为所述信号控制及处理电路的第一输入端，所述LVDS接口的负端为所述信号控制及处理电路的第二输入端；所述内部比较电路包括两个输入端和一个输出端，所述内部比较电路用于对所述LVDS接口的正端和负端输入的信号进行作差比较处理，所述内部比较电路的输出端用于将作差比较处理结果以数字逻辑信号的形式输出。进一步地，所述信号接收放大电路包括依次连接的光电转换电路和电压单端放大电路，所述电压单端放大电路用于输出单极性单端信号。进一步地，所述阈值信号产生电路的输出端用于输出预设电压幅值的直流阈值信号。第五方面，本专利技术还提供了另一种激光雷达，包括如上面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光雷达的时刻鉴别装置，其特征在于，包括：信号接收放大电路、阈值信号产生电路、加法电路和信号控制及处理电路；其中，所述信号接收放大电路用于接收激光回波信号，并对接收的激光回波信号进行差分放大处理，输出极性相反的两路差分信号；所述信号接收放大电路的第一输出端与所述加法电路的第一输入端连接，所述信号接收放大电路的第二输出端与所述加法电路的第二输入端连接，所述阈值信号产生电路的第一输出端与所述加法电路的第三输入端连接，所述阈值信号产生电路的第二输出端与所述加法电路的第四输入端连接；所述加法电路用于对所述加法电路的第一输入端以及第三输入端输入的信号进行叠加后经所述加法电路的第一输出端输出，所述加法电路还用于对所述加法电路的第二输入端以及第四输入端输入的信号进行叠加后经所述加法电路的第二输出端输出；所述加法电路的第一输出端与所述信号控制及处理电路的第一输入端连接，所述加法电路的第二输出端与所述信号控制及处理电路的第二输入端连接，所述信号控制及处理电路用于对所述信号控制及处理的第一输入端以及第二输入端输入的信号进行作差比较处理后将作差比较结果以数字逻辑信号的形式输出；所述信号控制及处理电路的控制端与所述阈值信号产生电路的输入端连接，用于控制所述的阈值信号产生电路在第一输出端以及第二输出端分别产生预设的阈值信号；其中，所述信号控制及处理电路采用FPGA芯片实现，包括LVDS接口和内部比较电路；所述LVDS接口的正端为所述信号控制及处理电路的第一输入端，所述LVDS接口的负端为所述信号控制及处理电路的第二输入端；所述内部比较电路包括两个输入端和一个输出端，所述内部比较电路用于对所述LVDS接口的正端和负端输入的信号进行作差比较处理，所述内部比较电路的输出端用于将作差比较处理结果以数字逻辑信号的形式输出。...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的时刻鉴别装置，其特征在于，包括：信号接收放大电路、阈值信号产生电路、加法电路和信号控制及处理电路；其中，所述信号接收放大电路用于接收激光回波信号，并对接收的激光回波信号进行差分放大处理，输出极性相反的两路差分信号；所述信号接收放大电路的第一输出端与所述加法电路的第一输入端连接，所述信号接收放大电路的第二输出端与所述加法电路的第二输入端连接，所述阈值信号产生电路的第一输出端与所述加法电路的第三输入端连接，所述阈值信号产生电路的第二输出端与所述加法电路的第四输入端连接；所述加法电路用于对所述加法电路的第一输入端以及第三输入端输入的信号进行叠加后经所述加法电路的第一输出端输出，所述加法电路还用于对所述加法电路的第二输入端以及第四输入端输入的信号进行叠加后经所述加法电路的第二输出端输出；所述加法电路的第一输出端与所述信号控制及处理电路的第一输入端连接，所述加法电路的第二输出端与所述信号控制及处理电路的第二输入端连接，所述信号控制及处理电路用于对所述信号控制及处理的第一输入端以及第二输入端输入的信号进行作差比较处理后将作差比较结果以数字逻辑信号的形式输出；所述信号控制及处理电路的控制端与所述阈值信号产生电路的输入端连接，用于控制所述的阈值信号产生电路在第一输出端以及第二输出端分别产生预设的阈值信号；其中，所述信号控制及处理电路采用FPGA芯片实现，包括LVDS接口和内部比较电路；所述LVDS接口的正端为所述信号控制及处理电路的第一输入端，所述LVDS接口的负端为所述信号控制及处理电路的第二输入端；所述内部比较电路包括两个输入端和一个输出端，所述内部比较电路用于对所述LVDS接口的正端和负端输入的信号进行作差比较处理，所述内部比较电路的输出端用于将作差比较处理结果以数字逻辑信号的形式输出。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号接收放大电路包括依次连接的光电转换电路和电压差分放大电路，所述电压差分放大电路用于输出极性相反的两路差分信号；其中，所述电压差分放大电路的第一输出端输出差分正信号，所述电压差分放大电路的第二输出端输出差分负信号。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述阈值信号产生电路的第一输出端输出第一阈值信号，所述阈值信号产生电路的第二输出端输出第二阈值信号，所述第一阈值信号和所述第二阈值信号为直流阈值信号，所述第一阈值信号的电压幅值小于所述第二阈值信号的电压幅值。4.一种激光雷达，其特征在于，包括如权利要求1～3任一项所述的基于激光雷达的时刻鉴别装置。5.一种基于激光雷达的时刻鉴别装置，其特征在于，包括：信号接收放大电路、阈值信号产生电路和信号控制及处理电路；其中，所述信号接收放大电路用于接收激光回波信号，并对接收的激光回波信号进行放大处理，输出单极性单端信号；所述信号接收放大电路的输出端与所述信号控制及处理电路的第一输入端连接，所述阈值信号产生电路的输出端与所述信号控制及处理电路的第二输入端连接，所述信号控制及处理电路用于对所述第一输入端以及所述第二输入端输入的信号进行作差比较处理后将作差比较结果以数字逻辑信号的形式输出；所述信号控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军建，王泮义，王庆飞，韩劭纯，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11