一种自适应自动增益控制的激光回波处理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的激光回波处理方法及系统，激光经障碍物反射形成回波光信号并将回波光信号转换为回波脉冲电信号，对回波脉冲电信号进行放大后进行全波形采样，对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较回波峰值数据和阀值数据，生成两路控制信号，一路控制激光的出光能量的大小，另一路控制回波脉冲电信号进行放大的倍数，当所述回波峰值数据大于阀值数据上限值时，减少激光的出光能量或降低回波脉冲电信号进行放大的倍数；当回波峰值数据小于阀值数据下限值时，增大激光的出光能量或提高回波脉冲电信号进行放大的倍数，从而在回波信号信噪比最大化的同时，使得回波信号幅度更加稳定，提高了回波信号的质量，改善了激光测距的性能。

A Laser Echo Processing Method and System Based on Adaptive Automatic Gain Control

The laser echo processing method and system provided by the invention are that the laser is reflected by obstacles to form an echo light signal and converts the echo light signal into an echo pulse electric signal. The echo pulse electric signal is amplified and sampled in full waveform, and the echo peak value is extracted from the sampled data after full waveform sampling, and the echo peak value data and threshold data are compared to generate two control signals. One way controls the magnitude of the laser output energy, the other way controls the magnification of the echo pulse electric signal. When the peak echo data is larger than the upper limit of the threshold data, the output energy of the laser or the magnification of the echo pulse electric signal can be reduced; when the peak echo data is smaller than the lower limit of the threshold data, the output energy of the laser or the echo pulse can be increased. The magnification of the impulse signal makes the echo signal more stable, improves the quality of the echo signal and improves the performance of laser ranging while maximizing the signal-to-noise ratio of the echo signal.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应自动增益控制的激光回波处理方法及系统
本专利技术涉及地理测绘
，特别涉及一种自适应自动增益控制的激光回波处理方法。
技术介绍
随着电子技术、激光技术、光学技术等高新技术正在迅速发展，为远程测距仪的改良提供了重要的基础。尤其是以激光应用为代表的新兴学科正在崛起，相关理念的革新以及实践经验的丰富都为远程激光测距技术的研究工作提供了有效的参考。激光测距的原理是计算激光飞行时间间隔与光速的乘积。光速为已知条件，为30万公里/秒，需要测得的是激光飞行时间间隔。激光飞行时间间隔是指激光发射信号Start，与激光在传播过程中，遇到障碍物，反射回来，被激光接收装置接收到的回波信号Stop之间的时间差值。激光测距技术提供的高精度使得可以完成一项重要的任务即地理测绘，测量空间、大地的各种信息并绘制各种信息的地形图，对于像地理测绘等方面的应用对激光测距的要求，脉冲式激光测距技术因其测量距离远，速度快等优点，成为首选方案。激光测距的实际应用环境比效复杂，受激光发射能量，测量距离，地物反射率和大气透过率等等多种因素的影响，回波幅度变化范围大，可能造成放大电路过饱和，无法实现多回波测量，甚至导致后级根本采不到回波信号；采用传统的自动增益控制方法，固定激光器出光能量，根据回波幅度，仅仅是调节控制自动增益放大器的放大倍数，这样不能很好的把回波幅度控制在一个适当的范围，而且回波信号信噪比不高
技术实现思路
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可同时调节自动增值益放大器放大倍数和激光器能量的自适应自动增益控制的激光回波处理方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种自适应自动增益控制的激光回波处理方法，包括下述步骤：步骤S110：激光经障碍物反射形成回波光信号；步骤S120：接收所述回波光信号，并将所述回波光信号转换为回波脉冲电信号；步骤S130：对所述回波脉冲电信号进行放大；步骤S140：对放大后的回波脉冲信号进行全波形采样；步骤S150：对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据，生成两路控制信号，一路控制所述激光的出光能量的大小，另一路控制所述回波脉冲电信号进行放大的倍数。在一些较佳的实施例中，在步骤S150中，当所述回波峰值数据大于所述阀值数据上限值时，减少所述激光的出光能量或降低所述回波脉冲电信号进行放大的倍数；当所述回波峰值数据小于所述阀值数据下限值时，增大所述激光的出光能量或提高所述回波脉冲电信号进行放大的倍数。在一些较佳的实施例中，在步骤S150中，具体包括下述步骤：对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据；判断所述回波峰值数据是否大于所述阀值数据，若是，进一步判断对所述回波脉冲电信号进行放大的倍数是否为最小放大倍数，若是，减少所述激光的出光能量，并返回上一步；若否，降低所述回波脉冲电信号进行放大的倍数，并返回上一步；若否，进一步判断所述回波峰值数据是否小于所述阀值数据，若是，进一步判断所述激光的出光能量是否为最大能量值，若是，提高所述回波脉冲电信号进行放大的倍数，并返回上一步；若否，增加所述激光的出光能量；若否，返回上一步。另外，本专利技术还提供了一种自适应自动增益控制的激光回波处理系统，包括：激光器，用于发射激光，所述激光经障碍物反射形成回波光信号；接收装置，用于接收所述回波光信号，并将所述回波光信号转换为回波脉冲电信号；自动增益放大器，用于对所述回波脉冲电信号进行放大；高速ADC采样器，用于对放大后的回波脉冲信号进行全波形采样；FPGA逻辑控制器，用于对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据，生成两路控制信号，一路控制所述激光的出光能量的大小，另一路控制所述回波脉冲电信号进行放大的倍数。本专利技术采用上述技术方案的优点是：本专利技术提供的自适应自动增益控制的激光回波处理方法及系统，激光经障碍物反射形成回波光信号，接收所述回波光信号，并将所述回波光信号转换为回波脉冲电信号，对所述回波脉冲电信号进行放大，对放大后的回波脉冲信号进行全波形采样，对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据，生成两路控制信号，一路控制所述激光的出光能量的大小，另一路控制所述回波脉冲电信号进行放大的倍数，本专利技术提供的自适应自动增益控制的激光回波处理方法及系统，当所述回波峰值数据大于所述阀值数据上限值时，减少所述激光的出光能量或降低所述回波脉冲电信号进行放大的倍数；当所述回波峰值数据小于所述阀值数据下限值时，增大所述激光的出光能量或提高所述回波脉冲电信号进行放大的倍数，从而在回波信号信噪比最大化的同时，使得回波信号幅度更加稳定。提高了回波信号的质量，改善了激光测距的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术提供的自适应自动增益控制的激光回波处理方法的步骤流程图。图2为本专利技术提供的对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据的步骤流程图。图3为本专利技术提供的自适应自动增益控制的激光回波处理系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1请参阅图1，为本专利技术实施例1提供的自适应自动增益控制的激光回波处理方法100的步骤流程图，包括下述步骤：步骤S110：激光经障碍物反射形成回波光信号。步骤S120：接收所述回波光信号，并将所述回波光信号转换为回波脉冲电信号；步骤S130：对所述回波脉冲电信号进行放大；步骤S140：对放大后的回波脉冲信号进行全波形采样；步骤S150：对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据，生成两路控制信号，一路控制所述激光的出光能量的大小，另一路控制所述回波脉冲电信号进行放大的倍数。在步骤S150中，当所述回波峰值数据大于所述阀值数据上限值时，减少所述激光的出光能量或降低所述回波脉冲电信号进行放大的倍数；当所述回波峰值数据小于所述阀值数据下限值时，增大所述激光的出光能量或提高所述回波脉冲电信号进行放大的倍数。请参阅图2，在步骤S150中，具体包括下述步骤：步骤S151：对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据；步骤S152：判断所述回波峰值数据是否大于所述阀值数据，若是，进一步判断对所述回波脉冲电信号进行放大的倍数是否为最小放大倍数，若是，减少所述激光的出光能量，并返回上一步；若否，降低所述回波脉冲电信号进行放大的倍数，并返回上一步；步骤S153：若否，进一步判断所述回波峰值数据是否小于所述阀值数据，若是，进一步判断所述激光的出光能量是否为最大能量值，若是，提高所述回波脉冲电信号进行放大的倍数，并返回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应自动增益控制的激光回波处理方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤S110：激光经障碍物反射形成回波光信号；步骤S120：接收所述回波光信号，并将所述回波光信号转换为回波脉冲电信号；步骤S130：对所述回波脉冲电信号进行放大；步骤S140：对放大后的回波脉冲信号进行全波形采样；步骤S150：对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据，生成两路控制信号，一路控制所述激光的出光能量的大小，另一路控制所述回波脉冲电信号进行放大的倍数。

【技术特征摘要】
1.一种自适应自动增益控制的激光回波处理方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤S110：激光经障碍物反射形成回波光信号；步骤S120：接收所述回波光信号，并将所述回波光信号转换为回波脉冲电信号；步骤S130：对所述回波脉冲电信号进行放大；步骤S140：对放大后的回波脉冲信号进行全波形采样；步骤S150：对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值数据和阀值数据，生成两路控制信号，一路控制所述激光的出光能量的大小，另一路控制所述回波脉冲电信号进行放大的倍数。2.如权利要求1所述的自适应自动增益控制的激光回波处理方法，其特征在于，在步骤S150中，当所述回波峰值数据大于所述阀值数据上限值时，减少所述激光的出光能量或降低所述回波脉冲电信号进行放大的倍数；当所述回波峰值数据小于所述阀值数据下限值时，增大所述激光的出光能量或提高所述回波脉冲电信号进行放大的倍数。3.如权利要求2所述的自适应自动增益控制的激光回波处理方法，其特征在于，在步骤S150中，具体包括下述步骤：对全波形采样后的采样数据进行回波峰值提取，并比较所述回波峰值...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞静，唐海龙，黄仁兵，黄贵余，刘文，潘文武，唐丹，孔琪，
申请(专利权)人：深圳天眼激光科技有限公司，绵阳天眼激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44