一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法及电路技术

本发明专利技术提供了一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法及电路，属于脉冲测距技术领域，信号处理方法通过信号处理电路实现。信号处理电路包括:光电转换电路将激光回波脉冲信号转化为电脉冲信号；自动增益放大电路将电脉冲信号进行放大处理后得到放大信号；高斯脉冲展宽电路将放大信号进行波形展宽后得到宽脉冲信号；恒比定时电路将放大信号进行时间前沿提取后得到时间前沿数据；信号处理电路根据宽脉冲信号峰值调节自动增益放大电路的增益控制电压、光电转换电路的工作电压和激光器发射激光脉冲的脉冲宽度和峰值功率。本发明专利技术解决了不同距离、不同反射率的地物对测距精度具有较大影响，弱信号的峰值提取难度大的问题。弱信号的峰值提取难度大的问题。弱信号的峰值提取难度大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法及电路


[0001]本专利技术涉及脉冲测距
，具体涉及一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法及电路。

技术介绍

[0002]用于脉冲测距的信号处理电路为激光扫描测距设备的核心关键组件，合理的信号处理电路对提升测距距离与精度具有重要意义。
[0003]目前，现有脉冲测距的信号处理电路在处理激光回波脉冲时，不同距离和不同反射率的地物，对测距精度影响较大，而且在对弱信号（≤100mV）的窄脉冲宽度峰值的提取上有很大难度；因此，有必要提供一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法及电路。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法及电路，以解决不同距离、不同反射率的地物对测距精度具有较大影响，以及弱信号的窄脉冲宽度峰值提取难度大的问题。
[0005]本说明书实施例的一方面公开了一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法，包括如下步骤：S101.通过信号处理电路中的FPGA调节激光器发射激光脉冲的脉冲宽度及峰值功率，并向激光器输出触发脉冲信号，使激光器产生相同频率的激光脉冲信号；S102.通过光电转换电路将所述激光脉冲信号经目标物体表面漫反射返回的激光回波脉冲信号转化为电脉冲信号；S103.通过自动增益放大电路对所述电脉冲信号进行放大处理后得到放大信号；S104.通过高斯脉冲展宽电路对所述放大信号进行波形展宽后得到宽脉冲信号；S105.通过恒比定时电路对所述放大信号进行时间前沿提取后得到时间前沿数据；S106.根据所述宽脉冲信号峰值，通过信号处理电路调节所述自动增益放大电路的增益控制电压、所述光电转换电路的工作电压和所述激光器发射激光脉冲的脉冲宽度和峰值功率。
[0006]本说明书公开的一个实施例中，所述光电转换电路采用带跨阻的光电雪崩管对地物漫反射返回的激光回波脉冲信号进行光电转换，直接输出带有时间和灰度信息的电脉冲信号。
[0007]本说明书公开的一个实施例中，所述自动增益放大电路采用具有高带宽增益的放大芯片AD8336。
[0008]本说明书公开的一个实施例中，所述高斯脉冲展宽电路采用低通滤波及放大补偿的方式，将所述放大信号进行波形展宽，以将10ns及10ns以下的信号展宽至100ns及100ns以上，且|输出峰值
‑
输入峰值|/输入峰值≤10%。
[0009]本说明书公开的一个实施例中，所述恒比定时电路对所述放大信号分别进行延迟和衰减后，进行恒比定时比较，以提取时间前沿数据，从而降低脉冲幅度对时刻判别的影响。
[0010]本说明书公开的一个实施例中，所述恒比定时电路还通过噪声门控电路将所述放大信号与预设阈值相比较得到门信号。
[0011]本说明书公开的一个实施例中，所述恒比定时电路采用同轴线延迟的方式对所述放大信号进行延迟，以保证所述门信号能够捕获时间前沿数据的同时，实现窄门信号，减少电路和杂散噪声干扰。
[0012]本说明书公开的一个实施例中，所述信号处理电路根据所述宽脉冲信号中的脉冲峰值幅度，阶梯式实时调节所述自动增益放大电路的放大增益。
[0013]本说明书公开的一个实施例中，所述信号处理电路通过内部具有延迟链的FPGA对激光器进行时序控制，且使测距时间间隔为：从激光器发射激光脉冲时刻到所述恒比定时电路输出信号前沿固定比例时刻的时间间隔。
[0014]本说明书实施例的另一方面公开了一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理电路，用于执行上述中任一项所述的脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法；所述脉冲测距中自动增益控制的信号处理电路包括：光电转换电路，用于将激光回波脉冲信号转化为电脉冲信号；自动增益放大电路，用于将所述电脉冲信号进行放大处理后得到放大信号；高斯脉冲展宽电路，用于将所述放大信号进行波形展宽后得到宽脉冲信号；恒比定时电路，用于将所述放大信号进行时间前沿提取后得到时间前沿数据；信号处理电路，用于根据所述宽脉冲信号峰值调节所述自动增益放大电路的增益控制电压、所述光电转换电路的工作电压和所述激光器发射激光脉冲的脉冲宽度和峰值功率。
[0015]本说明书实施例至少可以实现以下有益效果：本专利技术通过光电转换电路、自动增益放大电路、高斯脉冲展宽电路、恒比定时电路和信号处理电路，可以将激光回波脉冲信号转化为电脉冲信号，再将电脉冲信号进行增益放大后得到放大信号，一路对放大信号进行波形展宽后得到宽脉冲信号，即可通过信号处理电路内置的低速AD获取脉冲峰值，实现弱信号的窄脉冲宽度峰值提取，并根据获取的脉冲峰值实时调节自动增益放大电路的增益控制电压、光电转换电路的工作电压和激光器发射激光脉冲的脉冲宽度和峰值功率，另一路对放大信号进行时间前沿提取后得到时间前沿数据，可以降低不同距离、不同反射率的地物对测距精度的影响；本专利技术可以降低电路的复杂度，提高电路信噪比，使自动增益放大电路的增益控制电压、光电转换电路的工作电压以及激光器发射激光脉冲的脉冲宽度和峰值功率联动可调，更能提高信号幅度的稳定性及质量，能大幅度改善激光测距性能。
附图说明
[0016]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。
[0017]图1为本专利技术一些实施例中所涉及的脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法的
步骤示意图。
[0018]图2为本专利技术一些实施例中所涉及的脉冲测距中自动增益控制的信号处理电路的应用示意图。
[0019]图3为本专利技术一些实施例中所涉及的高斯脉冲展宽电路的电路示意图。
[0020]图4为本专利技术一些实施例中所涉及的放大信号S00、第一宽脉冲信号S01和第二宽脉冲信号S02的波形展宽示意图。
[0021]图5为本专利技术一些实施例中所涉及的恒比定时电路的电路示意图。
[0022]图6为本专利技术一些实施例中所涉及的衰减信号S03、二次延迟信号S04、二次放大信号S05、阈值信号S06、前沿时刻信号S07、比较信号S08和前沿时间数据信号S09的输出波形示意图。
[0023]图7为本专利技术一些实施例中所涉及的自动增益放大电路的增益控制电压调节过程，以及调节光电转换电路的工作电压调节过程的流程示意图。
[0024]附图标记：图3和图4中：S00、放大信号；S01、第一宽脉冲信号；S02、第二宽脉冲信号。
[0025]图5和图6中：S03、衰减信号；S04、二次延迟信号；S05、二次放大信号；S06、阈值信号；S07、前沿时刻信号；S08、比较信号；S09、前沿时间数据信号。
具体实施方式
[0026]在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S101.通过信号处理电路中的FPGA调节激光器发射激光脉冲的脉冲宽度及峰值功率，并向激光器输出触发脉冲信号，使激光器产生相同频率的激光脉冲信号；S102.通过光电转换电路将所述激光脉冲信号经目标物体表面漫反射返回的激光回波脉冲信号转化为电脉冲信号；S103.通过自动增益放大电路对所述电脉冲信号进行放大处理后得到放大信号；S104.通过高斯脉冲展宽电路对所述放大信号进行波形展宽后得到宽脉冲信号；S105.通过恒比定时电路对所述放大信号进行时间前沿提取后得到时间前沿数据；S106.根据所述宽脉冲信号峰值，通过信号处理电路调节所述自动增益放大电路的增益控制电压、所述光电转换电路的工作电压和所述激光器发射激光脉冲的脉冲宽度和峰值功率。2.根据权利要求1所述的脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法，其特征在于，所述光电转换电路采用带跨阻的光电雪崩管对地物漫反射返回的激光回波脉冲信号进行光电转换，直接输出带有时间和灰度信息的电脉冲信号。3.根据权利要求1所述的脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法，其特征在于，所述自动增益放大电路采用具有高带宽增益的放大芯片。4.根据权利要求1所述的脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法，其特征在于，所述高斯脉冲展宽电路采用低通滤波及放大补偿的方式，将所述放大信号进行波形展宽，以将10ns及10ns以下的信号展宽至100ns及100ns以上，且|输出峰值
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输入峰值|/输入峰值≤10%。5.根据权利要求1所述的脉冲测距中自动增益控制的信号处理方法，其特征在于，所述恒比定时电路对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞静，唐海龙，黄陆君，黄贵余，
申请(专利权)人：四川吉埃智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：