一种适用于单光子探测器的滤波装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于单光子探测器的滤波装置，包括依次连接的单光子探测器、基于卷积的直方图统计算法单元、基于检测算法的直方图统计算法单元和超分辨率处理算法单元，单光子探测器用于将光学信号转换为电学脉冲信号，基于卷积的直方图统计算法单元用于滤波、存储奇数帧内第一滤波数据并输出偶数帧内的第二滤波数据；基于检测算法的直方图统计算法单元用于对奇数帧累加结果和偶数帧累加结果中同一地址的存储值进行乘积运算，超分辨率处理算法单元用于基于乘积结果获取更精确的峰值地址，并根据飞行时间计算公式得到单光子探测器与目标物的距离。本发明专利技术能够减小滤波装置的资源消耗，提高统计直方图的信噪比，提高距离分辨率。离分辨率。离分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于单光子探测器的滤波装置


[0001]本专利技术属于数字信号处理领域，具体涉及一种适用于单光子探测器的滤波装置。

技术介绍

[0002]单光子探测器是固态激光雷达系统中重要的组成部分，其核心功能是将单光子探测器接收到的光学信号转换为电学脉冲信号，通过测量发射激光脉冲信号与接收脉冲信号的时间间隔，得到单光子探测器与目标物之间的距离、角度差、目标物表面反射率等信息。因此，基于单光子探测器的固态激光雷达系统具有稳定性强、精度高、动态范围大等特点，当前广泛应用于智能驾驶、目标识别等领域。
[0003]现有技术中，由于单光子探测器的核心部件单光子雪崩击穿二极管具有增益大、灵敏度高的特点，因此在实际工作状态下，系统需要对直方图统计结果通过相关滤波电路滤除背景噪声，但因数据量较大，通常滤波电路电路面积较大、功耗较高；此外，传统的直方图统计算法在时域和空间域上对任意采样时刻得到的有效输出求和方式为线性叠加，使得直方图统计结果中信噪比较低；同时，由于单光子探测器存在最小分辨率，且传统的单光子探测器距离提取算法是以直方图统计结果中峰值所在位置作为距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于单光子探测器的滤波装置，其特征在于，包括：依次电连接的单光子探测器(100)、基于卷积的直方图统计算法单元(200)、基于检测算法的直方图统计算法单元(300)和超分辨率处理算法单元(400)，其中，所述单光子探测器(100)，用于将接收的光学信号转换为电学脉冲信号；所述基于卷积的直方图统计算法单元(200)用于将所述电学脉冲信号进行滤波，将同一奇数帧内所有第一滤波数据按照时间差进行累加作为所述时间差所对应的奇数帧累加结果，将所述第一滤波数据所对应的时间差作为第一地址存储所述第一地址所对应的奇数帧累加结果，输出偶数帧内的第二滤波数据至所述基于检测算法的直方图统计算法单元(300)，其中，所述第一滤波数据用于表征奇数帧内一次采样时刻所述单光子探测器(100)被触发的等效总次数，第二滤波数据用于表征偶数帧内一次采样时刻所述单光子探测器(100)被触发的等效总次数，所述时间差为外部发射端设备发射所述光学信号与所述单光子探测器(100)接收到所述光学信号之间的时间差；所述基于检测算法的直方图统计算法单元(300)用于对同一偶数帧内所有第二滤波数据按照所述时间差进行累加作为所述时间差所对应的偶数帧累加结果，将所述第二滤波数据所对应的时间差作为第二地址存储所述第二地址所对应的偶数帧累加结果，对所述奇数帧累加结果和所述偶数帧累加结果中第三地址的存储值进行乘积运算，并将乘积结果作为所述第三地址所对应的存储单元值并重新写入，其中，所述第三地址为所述第二地址中任一地址的地址值；所述超分辨率处理算法单元(400)用于基于所述第三地址、所述第三地址所对应的乘积结果和飞行时间计算公式得到所述单光子探测器(100)与目标物的距离。2.根据权利要求1所述的适用于单光子探测器的滤波装置，其特征在于，所述基于卷积的直方图统计算法单元(200)包括滤波电路(210)、第一加法器(220)、第一RAM读写控制电路(230)、第一RAM单元(240)和第一RAM地址产生电路(250)，其中，所述滤波电路(210)的输入端与所述单光子探测器(100)的输出端电连接，所述滤波电路(210)的输出端分别连接于所述第一加法器(220)的输入端和所述基于检测算法的直方图统计算法单元(300)的输入端，所述滤波电路(210)用于对所述电学脉冲信号进行背景噪声滤波，并将奇数帧内的第一滤波数据输出至所述第一加法器(220)，将偶数帧内的第二滤波数据输出至所述基于检测算法的直方图统计算法单元(300)；所述第一加法器(220)的输入端连接于所述第一RAM单元(240)的输出端，所述第一加法器(220)的输出端连接于所述第一RAM单元(240)的输入端，所述第一加法器(220)用于获取所述第一RAM单元(240)输出的第一累加结果，对所述第一滤波数据和所述第一累加结果进行求和，并将求和结果返回所述第一RAM单元(240)；所述第一RAM地址产生电路(250)的输入端连接至外部控制电路，以控制所述第一RAM单元(240)的地址增量时刻与激光脉冲发射信号保持同步，所述第一RAM地址产生电路(250)还用于向所述第一RAM单元(240)传输所述第一地址；所述第一RAM读写控制电路(230)的输入端接收外部电路的第一电平信号，所述第一RAM读写控制电路(230)的输出端与所述第一RAM单元(240)的读使能端口与写使能端口电连接，所述第一RAM读写控制电路(230)用于根据所述第一电平信号对所述第一RAM单元(240)的读使能与写使能端口进行控制；
第一RAM单元(240)用于根据所述第一地址读取所述第一地址所对应的第一累加结果，所述第一RAM单元(240)接收所述第一加法器(220)返回的求和结果，并将所述求和结果更新至所述第一地址所对应的存储单元中。3.根据权利要求2所述的适用于单光子探测器的滤波装置，其特征在于，第一RAM单元(240)用于根据所述第一地址读取所述第一地址所对应的第一累加结果，包括，当所述第一累加结果不为空时，将所述第一累加结果输出至所述第一加法器(220)；当所述第一累加结果为空时，标记所述第一累加结果为NULL并将所述第一累加结果输出至所述第一加法器(220)。4.根据权利要求3所述的适用于单光子探测器的滤波装置，其特征在于，对所述第一滤波数据和所述第一累加结果进行求和，并将求和结果返回所述第一RAM单元(240)，包括，当所述第一累加结果为NULL时，直接向所述第一RAM单元(240)返回所述第一滤波数据作为求和结果；当所述第一累加结果不为NULL时，将所述第一滤波数据和所述第一累加结果进行求和，并将求和结果返回至所述第一RAM单元(240)。5.根据权利要求4所述的适用于单光子探测器的滤波装置，其特征在于，所述基于检测算法的直方图统计算法单元(300)包括第二加法器(310)、第二RAM地址产生电路(320)、第二RAM单元(330)、第二RAM读写控制电路(340)和乘法器(350)，其中，所述第二加法器(310)的输入端分别连接于所述滤波电路(210)的输出端和所述第二RAM单元(330)的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李栋，李晓聪，马瑞，胡进，王夏宇，朱樟明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：