一种信号放大方法及装置、测距装置制造方法及图纸

一种信号放大方法(100)及装置，方法(100)包括：发射光脉冲信号(S110)；通过光转换模块接收经过物体反射的光脉冲信号，并将光脉冲信号转化为电脉冲信号(S120)；通过放大模块对电脉冲信号进行放大(S130)；其中，在光脉冲的发射时刻与反射的光脉冲信号的接收时刻之间，光转换模块的放大增益在至少部分时刻不同，和/或，放大模块的放大增益在至少部分时刻不同。通过对反射的光脉冲信号进行不同倍数的放大，以解决反射的光脉冲信号被放大后信息丢失或仍然无法被检测到的问题，有利于提高后续信号处理的有效性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种信号放大方法及装置、测距装置
本专利技术涉及电路
，尤其涉及信号放大方法及装置。
技术介绍
激光雷达和激光测距是对外界的感知系统，可以获知发射方向上的空间距离信息。其原理为主动对外发射激光脉冲信号，探测到反射回来的脉冲信号，根据发射与接收之间的时间差，判断被测物体的距离。在通过测量光脉冲序列的往返时间来测定目标相对距离的测距过程中，由于被测目标的目标距离和反射特性等在大动态范围内变动，经目标反射的光脉冲序列的功率会发生剧烈变化，例如，在0.1m的近处和50m的远处，反射信号强度的差异可达104ˉ105级别，如果对所有的反射光脉冲信号均以同样的放大倍数进行放大，那么会导致有的信号的部分信息丢失而有的信号无法被检测到。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种信号放大方法，以解决反射光脉冲信号被放大后信息丢失或仍然无法被检测到的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种信号放大方法，包括：发射光脉冲信号；通过光转换模块接收经过物体反射的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转化为电脉冲信号；通过放大模块对所述电脉冲信号进行放大；其中，在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间，所述光转换模块的放大增益在至少部分时刻不同，和/或，所述放大模块的放大增益在至少部分时刻不同。另一方面，本专利技术实施例提供了一种信号放大装置，包括：发射模块，用于发射光脉冲信号；光转换模块，用于接收经过物体反射的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转化为电脉冲信号；放大模块，用于对所述电脉冲信号进行放大；其中，在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间，所述光转换模块的放大增益在至少部分时刻不同，和/或，所述放大模块的放大增益在至少部分时刻不同。另一方面，本专利技术实施例的提供了一种测距装置，所述测距装置用于根据所述发射的光脉冲信号和所述接收的经物体反射的光脉冲信号，确定所述物体与所述测距装置的距离；所述测距装置包括上述的信号放大装置。本专利技术实施例的信号放大方法，通过根据反射的光脉冲信号的飞行时间的不同，对所述反射的光脉冲信号进行不同倍数的放大，以解决反射的光脉冲信号被放大后信息丢失或仍然无法被检测到的问题，保证以合适的放大倍数对反射的光脉冲信号进行放大，有利于提高后续信号处理的有效性和可靠性。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他的附图。图1是本专利技术实施例的一种信号放大方法的示意性流程图；图2是本专利技术实施例的光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益随时间变化的示例；图3是本专利技术实施例的光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益随时间变化的又一示例；图4是本专利技术实施例的RC积分电路的示例；图5是本专利技术实施例的控制可变增益放大器的反馈电阻的示例；图6是本专利技术实施例的发射光脉冲序列的示意图；图7是本专利技术实施例的信号放大方法的示意性原理框图；图8是本专利技术实施例的测距装置的示意性结构框图；图9是本专利技术的测距装置采用同轴光路的一种实施例的示意图。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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了实现宽动态范围的检测，对于经过近处的目标物体所反射的光脉冲信号，可以以较小的放大倍数去放大，以免被限幅而失去了部分信息；对于经过远处的目标物体所反射的光脉冲信号，由于光脉冲信号较小，可以以较大的放大倍数去放大，将微弱的光电信号放大到足够大，以防止不能被检测到，能够顺利的进行数字化。基于上述考虑，本专利技术实施例提供了一种信号放大方法，参见图1，图1示出了本专利技术实施例的一种信号放大方法。所述方法100包括：在步骤S110中，发射光脉冲信号；在步骤S120中，通过光转换模块接收经过物体反射的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转化为电脉冲信号；在步骤S130中，通过放大模块对所述电脉冲信号进行放大；其中，在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间，所述光转换模块的放大增益在至少部分时刻不同，和/或，所述放大模块的放大增益在至少部分时刻不同。由于目标物体位于近处时，当光脉冲信号发射后很快就到达目标物体并被反射回来，从发射到接收所述光脉冲信号的时间比较短，光脉冲信号在这段飞行时间中的损失较少，光转换模块接收到经过目标物体反射的光脉冲信号强度较大，此时只需要以较小的增益放大这一较大的光脉冲信号；而目标物体位于远处时，从发射到接收所述光脉冲信号的时间比较长，光脉冲信号在这段飞行时间中的损失较大，光转换模块接收到经过目标物体反射的光脉冲信号强度较小，此时需要以较大的增益放大这一较大的光脉冲信号；由此可以看出，经过物体反射的光脉冲信号的强度随着飞行时间的增加而减小，相应的需要不同的放大增益对反射的光脉冲信号进行放大，所述放大增益随着光脉冲信号飞行时间的变化而变化。这样，就可以保证反射的光脉冲信号能被放大到合适的倍数，有利于提高后续信号的数字化处理的准确性。需要说明的是，光转换模块可以将光脉冲信号转换为电脉冲信号，其本身还可以存在放大功能即还可以对转换后的电脉冲信号进行放大，而经过物体反射的光脉冲信号是否经过光转换模块进行放大在此不做限制。可选地，所述方法100还包括：控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益，使得所述光转换模块和/或所述放大模块在第一时刻的放大增益大于在第二时刻的放大增益，其中，第一时刻和第二时刻均位于所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间，且第一时刻晚于第二时刻。其中，反射的光脉冲信号的强度随着飞行时间变化，因此，可以根据通过所述光脉冲信号的飞行时间来控制反射的光脉冲信号的放大增益(包括所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益)，对不同时刻接收到的反射的光脉冲信号以合适的放大增益进行放大。可选地，所述控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益，包括：控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间逐渐增大。因为一般反射的光脉冲信号的强度与飞行时间成反比，那么可以从发射光脉冲信号开始，随着光脉冲信号的飞行，光脉冲信号的强度逐渐减小，可以控制其放大增益逐渐增大。例如，目标物体A与发射光脉冲信号位置的距离LA远于目标物体B与与发射光脉冲信号位置的距离LB，那么经过目标物体A反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号放大方法，其特征在于，所述方法包括：/n发射光脉冲信号；/n通过光转换模块接收经过物体反射的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转化为电脉冲信号；/n通过放大模块对所述电脉冲信号进行放大；/n其中，在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间，所述光转换模块的放大增益在至少部分时刻不同，和/或，所述放大模块的放大增益在至少部分时刻不同。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种信号放大方法，其特征在于，所述方法包括：
发射光脉冲信号；
通过光转换模块接收经过物体反射的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转化为电脉冲信号；
通过放大模块对所述电脉冲信号进行放大；
其中，在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间，所述光转换模块的放大增益在至少部分时刻不同，和/或，所述放大模块的放大增益在至少部分时刻不同。


如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益，使得所述光转换模块和/或所述放大模块在第一时刻的放大增益大于在第二时刻的放大增益，其中，第一时刻和第二时刻均位于所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间，且第一时刻晚于第二时刻。


如权利要求2所述的方法，所述控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益，包括：
控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间逐渐增大。


如权利要求3所述的方法，所述控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益，包括：
控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间线性增长。


如权利要求3所述的方法，所述控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益，包括：
控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间增长，且增长的速度逐渐加快。


如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述放大模块包括可变增益放大器，所述控制所述放大模块的放大增益，包括：
通过RC积分电路控制所述可变增益放大器的电压，使得所述可变增益放大器的电压逐渐增大。


如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益，包括：
从所述光脉冲信号的发射时刻开始，控制所述光转换模块和/或所述放大模块的放大增益从初始值开始增加。


如权利要求2所述的方法，所述控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益，包括：
控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益在所述光脉冲的发射时刻与所述反射的光脉冲信号的接收时刻之间阶梯性增长。


如权利要求1至5、7至8任一项所述的方法，其特征在于，所述放大模块包括可变增益放大器或可编程增益放大器。


如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述放大模块包括可变增益放大器，所述方法还包括：
控制所述可变增益放大器的反馈电阻，以改变所述可变增益放大器的放大增益。


如权利要求1至10任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
发射光脉冲序列，其中相邻两次光脉冲的发射时间间隔大于最长探测时长的至少10倍，其中，所述最长探测时长为能够探测到的最小的、经过物体反射的光脉冲信号的探测时间，与对应的光脉冲发射时间的间隔。


如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
分别在所述光脉冲序列中的至少部分光脉冲的发射时刻开始控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益从初始值开始增长；
分别在距离所述至少部分光脉冲的发射时刻达到最长探测时长之后，控制所述光转换模块的放大增益和/或所述放大模块的放大增益停止增长。


如权利要求1至10任一项所述的方法，其特征在于，所述方法应用于测距装置，所述方法还包括：
根据所述发射的光脉冲信号和所述接收的经物体反射的光脉冲信号，确定所述物体与所述测距装置的距离。


如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
发射光脉冲序列；
利用扫描模块改变所述光脉冲序列的出射方向，使得所述光脉冲序列中的各光脉冲依次出射至不同方向。


如权利要求13所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥，马亮亮，
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