【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种测距装置以及基于测距装置的时间测量方法
本专利技术涉及测距装置
，尤其涉及一种测距装置以及基于测距装置的时间测量方法。
技术介绍
测距装置是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。测距装置的光敏传感器可以将获取到的光脉冲信号转变为电信号，基于比较器获取该电信号对应的时间信息，从而得到测距装置与目标物之间的距离信息。然而，测距装置工作的环境情况复杂，其获取的电信号的强度具有较大的动态变化范围，电信号中包括的噪声信号也或强或弱。基于比较器采集时间信息的方式，电压阈值固定不变，宽动态电信号中包括的噪声信号可能触发比较器，造成测量到的时间信息的失真。即使在使用中对阈值电压进行调整，当系统的采样速度越来越高时调整阈值是非常困难的。
技术实现思路
第一方面，本专利技术实施例提供了一种测距装置，至少包括环境光传感器、比较电路和运算电路，在所述比较电路中并行设置有多个预设阈值；所述比较电路，用于接收经光信号处理得到的电信号，提取所述电信号所触发的预设阈值的时间信息；所述环境光传感器，用于获取所述时间信息所在时段内的环境光信号的强度；所述运算电路用于根据所述环境光信号的强度，从所述触发的预设阈值的时间信息中，挑选出至少部分触发的预设阈值的时间信息，以及根据所述挑选出的所述时间信息进行运算。可选地，所述运算电路具体用于比较所述比较电路提取的时间信息的数目以及与所述环境光信号的强度所能触发的阈值的数目；若所述比较电路提取的时间信息的数目不大于所述环境光信号产生的时间...
【技术保护点】
一种测距装置，其特征在于，至少包括环境光传感器、比较电路和运算电路，在所述比较电路中并行设置有多个预设阈值；/n所述比较电路，用于接收经光信号处理得到的电信号，提取所述电信号所触发的预设阈值的时间信息；/n所述环境光传感器，用于获取所述时间信息所在时段内的环境光信号的强度；/n所述运算电路用于根据所述环境光信号的强度，从所述触发的预设阈值的时间信息中，挑选出至少部分触发的预设阈值的时间信息，以及根据所述挑选出的所述时间信息进行运算。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种测距装置，其特征在于，至少包括环境光传感器、比较电路和运算电路，在所述比较电路中并行设置有多个预设阈值；
所述比较电路，用于接收经光信号处理得到的电信号，提取所述电信号所触发的预设阈值的时间信息；
所述环境光传感器，用于获取所述时间信息所在时段内的环境光信号的强度；
所述运算电路用于根据所述环境光信号的强度，从所述触发的预设阈值的时间信息中，挑选出至少部分触发的预设阈值的时间信息，以及根据所述挑选出的所述时间信息进行运算。
如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述运算电路具体用于比较所述比较电路提取的时间信息的数目以及与所述环境光信号的强度所能触发的阈值的数目；
若所述比较电路提取的时间信息的数目不大于所述环境光信号产生的时间信息的数目，则该光信号为噪声信号；和/或，
若所述比较电路提取的时间信息的数目大于所述环境光信号产生的时间信息的数目，则该光信号包括有效光脉冲信号。
如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述运算电路具体用于比较所述电信号所触发的最大预设阈值与所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值的大小；
若所述电信号所触发的最大预设阈值不大于所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值，则确定所述光信号为噪声信号；和/或，
若所述电信号所触发的最大预设阈值大于所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值，则确定所述光信号包括有效光脉冲信号。
如权利要求3所述的测距装置，其特征在于，若所述电信号所触发的最大预设阈值大于所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值，则所述运算电路用于至少挑选比所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值大的预设阈值被触发的时间信息。
如权利要求4所述的测距装置，其特征在于，若所述电信号所触发的最大预设阈值大于所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值，则所述运算电路用于将比所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值小的预设阈值被触发的时间信息丢弃。
如权利要求1至5任一项所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括光电转换电路，
所述光电转换电路，用于接收光脉冲信号，以及将所述光脉冲信号转换为电信号、将所述电信号输出；
所述比较电路用于接收来自所述光电转换电路的电信号。
如权利要求6所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括控制电路，用于根据所述环境光传感器输出的环境光信号的强度将较小的部分预设阈值关闭；和/或
用于调整所述光电转换电路的增益，或调整比较电路的预设阈值，以使得噪声信号低于所述预设阈值。
如权利要求1至5任一项所述的测距装置，其特征在于，所述比较电路包括多个比较器，所述比较器的第一输入端用于接收所述电信号，所述比较器的第二输入端用于接收所述预设阈值，所述比较器的输出端用于输出比较的结果，其中，所述比较的结果中包含与所述电信号对应的时间信息。
如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述比较电路还包括时间数字转换器，所述时间数字转换器与所述比较器的输出端电连接，用于根据所述比较器输出的比较的结果，提取与所述电信号对应的时间信息。
如权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述比较电路包括多个比较器以及多个时间数字转换器，所述比较器与所述时间数字转换器一一对应连接，所述多个比较器的输出端分别与所述多个比较器一一对应的时间数字转换器电连接。
如权利要求1至10任一项所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括发射电路；
所述发射电路用于发射光脉冲信号；
所述比较电路所接收的电信号，来自所述发射电路发射的光脉冲信号经物体反射回的至少部分信号经处理后得到的电信号。
如权利要求11所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括光电转换电路和放大电路；
所述光电转换电路用于接收所述发射电路发射的光脉冲信号经物体反射回的至少部分信号，以及将所述至少部分信号转换为电脉冲信号输出；
所述放大电路用于对所述电脉冲信号进行放大处理；
其中，所述比较电路所接收的电信号来自所述放大电路放大处理后的电信号；所述运算电路用于根据所述比较电路输出的时间信息确定所述物体与所述测距装置之间的距离。
一种测距装置，其特征在于，至少包括光敏传感器、控制器和比较电路，
所述光敏传感器，用于接收光脉冲信号，以及将所述光脉冲信号转换为电信号输出；
所述比较电路，用于将输入的电信号与预设阈值进行比较，提取与所述电信号对应的时间信息；
控制器，用于获取当前温度值，以及根据所述当前温度值调整所述光敏传感器的增益。
如权利要求13所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括放大电路；
所述放大电路用于，将从光敏传感器输入的电信号放大运算，并将放大运算后的电信号输出到比较电路；
其中，输入所述比较电路的电信号来自所述放大电路输出的电信号。
如权利要求14所述的测距装置，其特征在于，所述比较电路包括至少一个比较器，所述比较器的第一输入端用于接收所述从放大电路输入的电信号，所述比较器的第二输入端用于接收所述预设阈值，所述比较器的输出端用于输出比较的结果，其中，所述比较的结果中包含与所述电信号对应的时间信息。
如权利要求15所述的测距装置，其特征在于，所述比较电路还至少包括时间数字转换器，每个所述时间数字转换器与对应的所述比较器的输出端电连接，用于根据所述比较器输出的比较的结果，提取与所述电信号对应的时间信息。
如权利要求14所述的测距装置，其特征在于，控制器还用于：根据噪声信号的强度确定预设阈值，使得所述预设阈值高于所述噪声信号且所述预设阈值与所述噪声信号的最大值之差不大于预设值。
如权利要求1至17任一项所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括数模转换器，所述控制器通过所述数模转换器与所述比较器的第二输入端连接，并通过控制所述数模转换器的输出电压的大小来调整所述比较电路的预设阈值。
如权利要求1至17任一项所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括比较阈值调整电路，所述比较阈值调整电路包括多个电阻，所述多个电阻的一端共同连接至所述比较器的第二输入端，多个电压信号输入到所述多个电阻的另一端，用于通过所述多个电阻向所述比较器的第二输入端提供所述预设阈值，通过调整所述多个电阻的组成结构，调整输入到所述比较电路的第二输入端的所述预设阈值。
如权利要求1至17任一项所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括电源管理电路，所述电源管理电路与所述控制器及所述光敏传感器电连接，所述电源管理电路用于为所述光敏传感器提供工作电压，所述控制器通过控制所述电源管理电路改变所述工作电压来调整所述光敏传感器的增益。
如权利要求20所述的测距装置，其特征在于，所述光敏传感器包括雪崩光电二极管，所述雪崩光电二极管的阴极与所述电源管理电路电连接，用于从所述电源管理电路获取工作电压，所述雪崩光电二极管的阳极与所述放大电路的输入端连接，所述雪崩光电二极管用于接收光脉冲信号，以及将所述光脉冲信号转换为电信号，并将所述电信号输出给所述放大电路。
如前述任一项权利要求所述的测距装置，其特征在于，所述光信号包括噪声信号，所述噪声信号包括光噪声信号和电子噪声信号，控制器还用于获取并比较所述光噪声信号的强度和所述电子噪声信号的强度，并在所述光噪声信号的强度小于所述电子噪声信号的强度时，调整所述比较电路的预设阈值，以使得所述噪声信号低于所述预设阈值。
如前述任一项权利要求所述的测距装置，其特征在于，所述控制器还用于获取所述噪声信号的强度，在所述噪声信号的强度小于预设噪声阈值时，调整所述比较电路的预设阈值，以使得所述噪声信号低于所述预设阈值。
如前述任一项权利要求所述的测距装置，其特征在于，所述光信号包括噪声信号，所述噪声信号包括光噪声信号和电子噪声信号，控制器还用于获取并比较所述光噪声信号的强度和所述电子噪声信号的强度，并在所述光噪声信号的强度大于所述电子噪声信号的强度时，调整所述光敏传感器的增益，以使得所述噪声信号低于所述预设阈值。
如前述任一项权利要求所述的测距装置，其特征在于，控制器还用于获取所述噪声信号的强度，在所述噪声信号的强度大于预设噪声阈值时，调整所述光敏传感器的增益，以使得所述噪声信号低于所述预设阈值。
如前述任一项所述的测距装置，其特征在于，控制器还用于判断所述噪声信号是否高于所述预设阈值。
如权利要求26所述的测距装置，其特征在于，所述控制器还用于：
获取所述测距装置生成的初始图像中的随机噪点数，并判断所述随机噪点数是否高于预设噪点数阈值；所述初始图像为所述控制器根据所述从放大电路输入的电信号和调整前的预设阈值生成初始图像；
若所述随机噪点数高于预设噪点数阈值，则判断所述噪声信号高于所述预设阈值。
如权利要求26所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括均方根检波器，所述控制器通过所述均方根检波器与所述放大电路电连接，用于检测所述噪声信号在预设频率范围内的功率信息，并将所述功率信息输出给所述控制器，所述控制器还用于：
判断所述均方根检波器输入的功率信息是否超过预设功率阈值；
若所述功率信息超过所述预设功率阈值，则判断所述噪声信号高于所述预设阈值。
如权利要求26所述的测距装置，其特征在于，所述比较电路包括多个比较器以及多个时间数字转换器(Time-to-DigitalConverter，TDC)，所述比较器与所述时间数字转换器一一对应连接，所述多个比较器的第一输入端用于接收所述从放大电路输入的电信号，所述多个比较器的第二输入端与所述控制器电连接，分别用于接收阈值；所述多个比较器的输出端分别通过与所述多个比较器一一对应连接的时间数字转换器与所述控制器电连接，所述比较器向所述时间数字转换器输出比较结果，所述时间数字转换器根据所述比较结果测量时间信息以及向所述控制器输出所述时间信息；所述控制器还用于：
计算并比较所述多个比较器中第一阈值的比较器对应的第一时间信息与第二阈值的比较器对应的第二时间信息；其中，所述第一阈值小于所述第二阈值；
若所述第一时间信息与所述第二时间信息之差为随机值，且所述第一时间信息与所述第二时间信息之差大于预设时间阈值，则判断所述噪声信号高于所述第一阈值。
如权利要求29所述的测距装置，其特征在于，所述控制器还用于：
选定高于所述噪声信号的阈值中最小的阈值作为所述预设阈值。
如权利要求29所述的测距装置，其特征在于，所述控制器还用于：根据多个时间数字转换器测得的时间信息拟合输入所述比较器的电信号的波形，根据该拟合的波形计算该电信号对应的时间信息。
如权利要求13至31任一项所述的测距装置，其特征在于，所述控制器内预存有在不同温度下所述光敏传感器的电压与增益的对应关系；
所述控制器用于根据所述当前温度值确定所述光敏传感器的电压与增益的对应关系，以及根据所述对应关系调整所述光敏传感器的电压。
如权利要求13至31任一项所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括发射电路；
所述发射电路用于发射光脉冲信号；
所述光敏传感器所接收的光脉冲信号，来自所述发射电路发射的光脉冲信号经物体反射回的至少部分信号。
如权利要求33所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括运算电路，用于根据所述比较电路输出的时间信息确定所述物体与所述测距装置之间的距离。
一种基于测距装置的时间测量方法，特征在于，包括：
在所述测距装置中并行设置有多个预设阈值；
接收经光信号处理得到的电信号，提取所述电信号所触发的预设阈值的时间信息；
获取所述时间信息所在时段内的环境光信号的强度；
根据所述环境光信号的强度，从所述触发的预设阈值的时间信息中，挑选出至少部分触发的预设阈值的时间信息，以及根据所述挑选出的所述时间信息进行运算。
如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法包括：比较所述比较电路提取的时间信息的数目以及与所述环境光信号的强度所能触发的阈值的数目；
若提取的时间信息的数目不大于所述环境光信号产生的时间信息的数目，则该光信号为噪声信号；和/或，
若提取的时间信息的数目大于所述环境光信号产生的时间信息的数目，则该光信号包括有效光脉冲信号。
如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法包括：比较所述电信号所触发的最大预设阈值与所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值的大小；
若所述电信号所触发的最大预设阈值不大于所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值，则该光信号为噪声信号；和/或，
若所述电信号所触发的最大预设阈值大于所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值，则该光信号包括有效光脉冲信号。
如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法包括：若所述电信号所触发的最大预设阈值大于所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值，则至少将比所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值大的预设阈值与所述电信号进行比较，提取相应时间信息。
如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述方法包括：若所述电信号所触发的最大预设阈值大于所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值，则将比所述环境光信号的强度对应的最大预设阈值小的预设阈值丢弃，不再与所述电信号进行比较。
一种基于测距装置的时间测量方法，特征在于，包括：
接收光脉冲信号，以及将所述光脉冲信号转换为电信号输出；
将输入的电信号与预设阈值进行比较，提取与所述电信号对应的时间信息；
获取当前温度值，以及根据所述当前温度值调整所述光敏传感器的增益。
如权利要求35至40任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述电信号进行放大运算；
调整所述光敏传感器的增益，或调整比较的预设阈值，以使得噪声信号低于所述预设阈值；所述噪声信号为放大运算后的电信号中包含的噪声信号；
将所述放大运算后的电信号与所述预设阈值进行比较，并提取与所述电信号对应的时间信息。
如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述调整比较的预设阈值包括：根据噪声信号的强度确定预设阈值，使得所述预设阈值高于所述噪声信号且所述预设阈值与所述噪声信号的最大值之差不大于预设值。
如权利要求41或42所述的方法，其特征在于，所述噪声信号包括光噪声信号和电子噪声信号；所述调整所述光敏传感器的增益，或调整比较的预设阈值，以使得噪声信号低于所述预设阈值包括：
获取并比较所述光噪声信号的强度和所述电子噪声信号的强度；
在所述光噪声信号的强度小于所述电子噪声信号的强度时，调整所述比较的预设阈值，以使得所述噪声信号低于所述预设阈值；
在所述光噪声信号的强度大于所述电子噪声信号的强度时，调整所述光敏传感器的增益，以使得所述噪声信号低于所述预设阈值。
如权利要求41或42所述的方法，其特征在于，所述调整所述光敏传感器的增益，或调整比较的预设阈值，以使得噪声信号低于所述预设阈值包括：
获取放大运算后的电信号中噪声信号的强度；
在所述噪声信号的强度小于预设噪声阈值时，调整所述比较的预设阈值，以使得所述噪声信号低于所述预设阈值；
在所述噪声信号的强度大于预设噪声阈值时，调整所述光敏传感器的增益，以使得所述噪声信号低于所述预设阈值。
如权利要求41或42所述的方法，其特征在于，所述将所述电信号进行放大运算之后，所述调整所述光敏传感器的增益，或调整比较的预设阈值之前；所述方法还包括：
判断所述噪声信号是否高于所述预设阈值；
在所述噪声信号高于所述预设阈值时，执行所述调整所述光敏传感器的增益，或调整比较的预设阈值的步骤。
如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述判断所述噪声信号是否高于所述预设阈值包括：
获取测距装置生成的初始图像中的随机噪点数，并判断所述随机噪点数是否高于预设噪点数阈值；所述初始图像为所述测距装置根据所述放大运算后的电信号以及调整之前的预设阈值生成的；
若所述随机噪点数高于预设噪点数阈值，则判断所述噪声信号高于所述预设阈值。
如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述判断所述噪声信号是否高于所述预设阈值包括：
检测所述噪声信号在预设频率范围内的功率信息；
若所述功率信息超过所述预设功率阈值，则判断所述噪声信号高于所述预设阈值。
如权利要求45所述的方法，其特征在于，测距装置包括多个比较器以及多个时间数字转换器，所述比较器与所述时间数字转换器一一对应连接，所述判断所述噪声信号是否高于所述预设阈值包括：
将所述放大运算后的电信号与所述多个比较器的阈值进行比较，并通过所述多个时间数字转换器测量与所述多个比较器对应的时间信息；
计算并比较预设阈值的比较器对应的第一时间信息与第一阈值的比较器对应的第二时间信息；其中，所述预设阈值小于所述第一阈值；
若所述第一时间信息与所述第二时间信息之差为随机值，且所述第一时间信息与所述第二时间信息之差大于预设时间阈值，则判断所述噪声信号高于所述预设阈值。
如权利要求48所述的方法，其特征在于，判断所述噪声信号是否高于所述预设阈值之后，所述调整比较的预设阈值之前，所述方法还包括：选定高于所述噪声信号的阈值中最小的阈值作为所述预设阈值。
如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述将所述放大运算后的电信号与所述预设阈值进行比较，并提取与所述电信号对应的时间信息包括：
将所述放大运算后的电信号与所述多个比较器的阈值分别进行比较，并通过所述多个时间数字转换器测量所述多个比较器对应的时间信息；
根据所述多个时间数字转换器测得的时间信息拟合所述放大运算后的电信号的波形，根据拟合的波形计算所述电信号对应的时间信息。
一种光发射装置，其特征在于，包括：电源、光源、储能电路和控制电路，所述储能电路分别与所述电源和所述光源连接；
所述控制电路用于在第一时段导通所述电源和所述储能电路，使得所述电源对所述储能电路进行充电；
所述控制电路还用于在第二时段导通所述光源和所述储能电路，使得所述储能电路对所述光源供电，以使所述光源出射光脉冲信号。
如权利要求51所述的光发射装置，其特征在于，所述光发射装置还包括升压电路，所述升压电路用于对输入电压进行升压以适应不同所述光源的需求。
根据权利要求51所述的光发射装置，其特征在于，所述储能电路所存储的能量具有预设上限值。
根据权利要求51所述的光发射装置，其特征在于，所述控制电路包括与所述光源连接的开关电路，以及与所述开关电路连接的驱动电路；
所述驱动电路用于在所述第二时段内接收第二驱动信号，以及根据所述第二驱动信号控制所述开关电路导通所述光源和所述储能电路。
根据权利要求54所述的光发射装置，其特征在于，所述驱动电路还用于在接收所述第一时段内接收第一驱动信号，以及根据所述第一驱动信号控制所述开关电路导通所述电源和所述储能电路。
根据权利要求51所述的光发射装置，其特征在于，所述光发射装置出射激光脉冲信号。
根据权利要求53或54所述的光发射装置，其特征在于，所述光源包括激光二极管；
所述激光二极管的第一端与所述储能电路连接，所述激光二极管的第二端与所述开关电路的第一端连接；
所述驱动电路与所述开关电路的第二端连接，其中所述驱动电路对所述开关电路进行控制；
所述开关电路的第三端接地连接。
根据权利要求51至57任一项所述的光发射装置，其特征在于，所述储能电路包括蓄能电路以及用于连接所述蓄能电路和所述电源的充电电路，所述电源在所述第一时段通过所述充电电路对所述蓄能电路进行充电。
根据权利要求58所述的光发射装置，其特征在于，所述充电电路还包括至少一个电阻，所述至少一个电阻的一端连接于所述三极管的第三端，另一端连接于所述蓄能电路。
根据权利要求58所述的光发射装置，其特征在于，所述充电电路包括至少两个电阻，所述至少两个电阻的一端连接于所述三极管的第三端，另一端连接于所述蓄能电路。
根据权利要求58所述的光发射装置，其特征在于，所述蓄能电路包括电容或电感，所述电容或电感用于控制储能电路的能量值，所述蓄能电路的一端连接于所述电压校准源和所述充电电路，另一端连接于所述电源。
根据权利要求58所述的光发射装置，其特征在于，
还包括限压电路，用于对所述储能电路两端的电压进行限定，以防止储能电路两端的电压超出预定值。
根据权利要求62...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥，洪小平，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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