CN112558095A - 一种激光测距方法、装置及*** - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种激光测距方法、装置及***，涉及激光测距技术领域，该激光测距方法包括：获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号；确定电压回波信号的信号回波幅度；对电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；根据预设的恒定比值法对电压回波信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号；根据第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据第二脉冲信号和***初始信号进行计算，得到第二测距结果；根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。可见，实施该方法，能够尽可能地避免测距误差，从而提高激光测距精度。
Description
技术领域
本申请涉及激光测距技术领域，具体而言，涉及一种激光测距方法、装置及***。
背景技术
随着激光技术地不断进步，越来越多的激光测距装置出现在人们的面前，为人们测距提供巨大的便利。目前，激光测距方法通常会根据激光信号反馈的时间差来确定待测距离，从而极大程度地提高了距离测量的效率与准确程度。然而，在实践中发现，目前的这种激光测距方法通常会因为各种软硬件的限制而存在一定的误差，从而降低了激光测距精度。
发明内容
本申请的目的在于提供一种激光测距方法、装置及***，能够尽可能地避免测距误差，从而提高激光测距精度。
本申请实施例第一方面提供了一种激光测距方法，包括：
获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号；
确定所述电压回波信号的信号回波幅度；
对所述电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；
根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号；
根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果；
根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
在上述实现过程中，该方法可以优先获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号；然后根据电压回波信号确定信号回波幅度，并暂存该信号回波幅度；同时，对电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；并根据预设的恒定比值法对电压回波信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号；再根据第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据第二脉冲信号和***初始信号进行计算，得到第二测距结果；在获取到第一测距结果和第二测距结果之后，该方法可以根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。可见，实施这种实施方式，能够根据信号回波幅度在第一测距结果和第二测距结果中选择一个更准确的作为最终的测量距离，从而能够避免无法准确确定激光回波信号的结束时刻点而导致的测距误差，进而提高激光测距精度。
进一步地，所述获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号的步骤包括：
获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号；
将雷达光回波信号转换为电压回波信号。
在上述实现过程中，该方法在获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号的过程中，可以优先获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号；然后再将雷达光回波信号转换为电压回波信号。可见，实施这种实施方式，能够通过互阻抗放大器来实现对雷达回波信号的电流-电压转换，从而获取到对应的电压回波信号。
进一步地，所述确定所述电压回波信号的信号回波幅度的步骤包括：
对所述电压回波信号进行模数转换，得到数字回波信号；
根据所述数字回波信号，确定所述电压回波信号的信号回波幅度。
在上述实现过程中，该方法可以在确定电压回波信号的信号回波幅度的过程中优先对电压回波信号进行模数转换，得到数字回波信号；然后再根据数字回波信号，确定电压回波信号的信号回波幅度。可见，实施这种实施方式，能够使用模拟-数字转换器准确地检测出电压回波信号中的信号回波幅度，从而提高信号回波幅度的获取准确度。
进一步地，所述根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号的步骤包括：
对所述电压回波信号进行第一次放大处理，得到中间放大信号；
对所述中间放大信号进行第二次放大处理，得到电压放大信号；
根据预设的恒定比值法对所述中间放大信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
在上述实现过程中，该方法再根据预设的恒定比值法对电压回波信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号的过程中，优先对电压回波信号进行第一次放大处理，得到中间放大信号；再对中间放大信号进行第二次放大处理，得到电压放大信号；最后，再根据预设的恒定比值法对中间放大信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。可见，实施这种实施方式，能够通过两个放大器对同一信号实现单次放大和二次放大，从而使得信号检测的效果更好，测距的结果更优。
进一步地，所述根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号的步骤包括：
通过辅助放大器对所述电压回波信号进行放大处理，得到辅助放大信号；
根据预设的恒定比值法对所述辅助放大信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
在上述实现过程中，该方法在根据预设的恒定比值法对电压回波信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号的过程中，可以优先通过辅助放大器对电压回波信号进行放大处理，得到辅助放大信号；然后，再根据预设的恒定比值法对辅助放大信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。可见，实施这种实施方式，能够通过第一辅助放大器来调理波形，以便更好的适配第一恒比定时电路，并能够提高波形质量。
进一步地，所述根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果的步骤包括：
计算所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号之间的第一信号时间差，并计算所述第二脉冲信号和所述***初始信号之间的第二信号时间差；
根据所述第一信号时间差进行计算，得到第一测距结果，并根据所述第二信号时间差进行计算，得到第二测距结果。
在上述实现过程中，该方法可以根据雷达信号传输的时间差与雷达信号传播速度进行距离计算，得到第一测距结果和第二测距结果。可见，实施这种实施方式，能够同时获取到多个测距结果，以便于该方法根据信号回波幅度在多个测距结果中获取更优的测距结果，从而提高激光测距整体的测距效果。
进一步地，所述根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离的步骤包括：
判断所述信号回波幅度是否小于预设的幅度阈值；
当所述信号回波幅度小于预设的幅度阈值时，确定所述第二测距结果为测量距离；
当所述信号回波幅度不小于预设的幅度阈值时，确定所述第一测距结果为测量距离。
在上述实现过程中，该方法在根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离的过程中可以优先判断信号回波幅度是否小于预设的幅度阈值；并在信号回波幅度小于预设的幅度阈值时，确定第二测距结果为测量距离；在信号回波幅度不小于预设的幅度阈值时，确定第一测距结果为测量距离。可见，实施这种实施方式，能够根据预设的幅度阈值和信号回波幅度进行比较，从而确定多个测距结果中更加准确的测距结果，并将该测距结果确定为测距距离。
本申请实施例第二方面提供了一种激光测距装置，所述激光测距装置包括：
获取单元，用于获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号；
第一确定单元，用于确定所述电压回波信号的信号回波幅度；
放大单元，用于对所述电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；
处理单元，用于根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号；
计算单元，用于根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果；
第二确定单元，用于根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
在上述实现过程中，该激光测距装置可以通过获取单元来获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号；通过第一确定单元来确定所述电压回波信号的信号回波幅度；通过放大单元来对所述电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；通过处理单元来根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号；通过计算单元来根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果；通过第二确定单元来根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。可见，实施这种实施方式，能够根据信号回波幅度在第一测距结果和第二测距结果中选择一个更准确的作为最终的测量距离，从而能够避免无法准确确定激光回波信号的结束时刻点而导致的测距误差，进而提高激光测距精度。
本申请实施例第三方面提供了一种激光测距***，所述激光测距***包括光电探测器、互阻抗放大器、第一放大器、第一恒比定时电路、第二恒比定时电路、时间数字转换模块、判决模块以及幅度检测模块，其中，
所述光电探测器，用于获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号并将雷达光回波信号转换为电流形态的雷达回波信号；
所述互阻抗放大器，用于将所述电流形态的雷达回波信号转换为电压回波信号；
所述幅度检测模块，用于确定所述电压回波信号的信号回波幅度；
所述第一放大器，用于对所述电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；
所述第一恒比定时电路，用于根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号进行处理，得到第一脉冲信号；
所述第二恒比定时电路，用于根据预设的恒定比值法对所述电压放大信号进行处理，得到第二脉冲信号；
所述时间数字转换模块，用于根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果；
所述判决模块，用于根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
在上述实现过程中，。
进一步地，所述激光测距***还包括辅助放大器，其中，
所述辅助放大器，用于对所述电压回波信号进行调整，得到调整回波信号；
所述第一恒比定时电路，具体用于根据预设的恒定比值法对所述调整回波信号进行处理，得到第一脉冲信号。
在上述实现过程中，激光测距***可以通过光电探测器来获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号；通过互阻抗放大器将雷达回波信号转换为电压回波信号；通过幅度检测模块通过确定电压回波信号的信号回波幅度；通过第一放大器对电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；通过第一恒比定时电路来根据预设的恒定比值法对电压回波信号进行处理，得到第一脉冲信号；通过第二恒比定时电路来根据预设的恒定比值法对电压放大信号进行处理，得到第二脉冲信号；通过时间数字转换模块来根据第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据第二脉冲信号和***初始信号进行计算，得到第二测距结果；通过判决模块来根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。可见，实施这种实施方式，能够根据信号回波幅度在第一测距结果和第二测距结果中选择一个更准确的作为最终的测量距离，从而能够避免无法准确确定激光回波信号的结束时刻点而导致的测距误差，进而提高激光测距精度。
进一步地，所述激光测距***还包括第二放大器，其中，
所述第二放大器，用于对所述电压回波信号进行放大处理，得到中间放大信号；
所述第一放大器，具体用于对所述中间放大信号进行放大处理，得到电压放大信号；
所述第一恒比定时电路，具体用于根据预设的恒定比值法对所述中间放大信号进行处理，得到第一脉冲信号。
在上述实现过程中，通过第二放大器的使用，能够通过放大处理实现对电压回波信号的波形调理，从而使得最终的测距结果能够更加准确。
进一步地，所述激光测距***还包括第二放大器，其中，
所述第二放大器，用于对所述电压回波信号进行放大处理，得到中间放大信号；
所述第一放大器，具体用于对所述中间放大信号进行放大处理，得到电压放大信号；
所述第一恒比定时电路，具体用于根据预设的恒定比值法对所述中间放大信号进行处理，得到第一脉冲信号；
所述幅度检测模块，具体用于确定所述中间放大信号的信号回波幅度。
在上述实现过程中，该激光测距***可以将第二放大器设置于幅度检测模块之前，以使幅度检测模块可以对波形调理后的信号进行信号幅度确定，从而提高整体的测距效果。
本申请实施例第四方面提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本申请实施例第一方面中任一项所述的激光测距方法。
本申请实施例第五方面提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请实施例第一方面中任一项所述的激光测距方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种激光测距方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种激光测距方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种激光测距装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种激光测距装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种激光测距***的***示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种激光测距***的***示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种激光测距***的***示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种激光测距***的***示意图。
图标：401-光电探测器、TIA-互阻抗放大器、AMP1-第一放大器、CFD1-第一恒比定时电路、CFD2-第二恒比定时电路、TDC-时间数字转换模块、407-判决模块、408-幅度检测模块、AMP91-辅助放大器、AMP2-第二放大器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
请参看图1，图1为本申请实施例提供了一种激光测距方法的流程示意图。该方法可以用于激光测距的场景当中，具体的，该方法可以用于激光测距***中对回波信号进行处理的过程中。其中，该激光测距方法包括：
S101、获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号。
本实施例中，电压回波信号为TIA(互阻抗放大器)对光电探测器接收到的雷达光回波信号进行放大处理后的信号。
S102、确定电压回波信号的信号回波幅度。
本实施例中，信号回波幅度为电压回波信号的信号幅度值或者幅度范围值。
S103、对电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号。
本实施例中，该处的放大处理能够将信号放大10倍左右，从而实现扩大通过恒定比值法进行精确测距的动态范围。
S104、根据预设的恒定比值法对电压回波信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
本实施例中，电压回波信号对应第一脉冲信号；
本实施例中，电压放大信号对应第二脉冲信号。
S105、根据第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据第二脉冲信号和***初始信号进行计算，得到第二测距结果。
本实施例中，***初始信号为该测距***的起始信号。
在本实施例中，第一脉冲信号和***初始信号可以计算出信号间的时间差，从而确定第一测距结果；同理，可以确定第二测距结果。
S106、根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
本实施例中，该方法核心思想是信号回波幅度如果处于某一区间范围如区间(Vth_L，Vth_H)或者更靠近该区间时，则测距效果较佳。所以一种可选的判决方法有两种，对区间下限的判断和对区间上限的判断，这里示出对区间下限的方法：
该种方法中可以先设定一个阈值Vth_L(如0.1V)；并根据信号回波幅度去推算出电压回波信号的幅度值或者幅度范围值。
本实施例中，根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离包括以下三种情况：
情况1：当第一测距结果和第二测距结果都为空时，该方法将测量距离直接置空，并认定第一测距结果和第二测距结果皆可以被确定为测量距离，但是该测量距离值为无效值，因为此次探测没有探测到目标；
情况2：当第一测距结果为空，第二测距结果不为空时，该方法采用第二测距结果作为测量距离；
情况3：当第一测距结果和第二测距结果都不为空时，该方法判断信号回波幅度是否大于预设的幅度阈值，并在结果为大于等于时，确定第一测距结果为测量距离，在结果为小于时，确定第二测距结果为测量距离；
情况4：第一测距结果不为空，第二测距结果为空的情况并不存在。
本申请实施例中，该方法的执行主体可以为计算机、服务器等计算装置，对此本实施例中不作任何限定。
在本申请实施例中，该方法的执行主体还可以为智能手机、平板电脑等智能设备，对此本实施例中不作任何限定。
可见，实施本实施例所描述的激光测距方法，能够根据信号回波幅度在第一测距结果和第二测距结果中选择一个更准确的作为最终的测量距离，从而能够避免无法准确确定激光回波信号的结束时刻点而导致的测距误差，进而提高激光测距精度。
实施例2
请参看图2，图2为本申请实施例提供的一种激光测距方法的流程示意图。如图2所示，其中，该激光测距方法包括：
S201、获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号。
S202、将雷达光回波信号转换为电压回波信号。
本申请实施例中，实施上述步骤S201～步骤S202，能够获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号。
S203、对电压回波信号进行模数转换，得到数字回波信号。
S204、根据数字回波信号，确定电压回波信号的信号回波幅度。
本实施例中，该信号回波幅度是确定送至第一恒比定时电路的信号幅度。
本申请实施例中，实施上述步骤S203～步骤S204，能够确定电压回波信号的信号回波幅度。
S205、对电压回波信号进行第一次放大处理，得到中间放大信号。
作为一种可选的实施方式，对电压回波信号进行第一次放大处理，得到中间放大信号的步骤之后，该方法还可以包括：
根据预设的恒定比值法对中间放大信号进行处理，得到第一脉冲信号。
S206、通过辅助放大器对中间放大信号进行放大处理，得到辅助放大信号。
S207、对中间放大信号进行第二次放大处理，得到电压放大信号。
S208、根据预设的恒定比值法对辅助放大信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
S209、计算第一脉冲信号和接收到的***初始信号之间的第一信号时间差，并计算第二脉冲信号和***初始信号之间的第二信号时间差。
S210、根据第一信号时间差进行计算，得到第一测距结果，并根据第二信号时间差进行计算，得到第二测距结果。
本申请实施例中，实施上述步骤S209～步骤S210，能够根据第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据第二脉冲信号和***初始信号进行计算，得到第二测距结果。
S211、判断信号回波幅度是否小于预设的幅度阈值，如果是，执行步骤S212；如果否，执行步骤S213。
本实施例中，信号回波幅度可以为中间放大信号的信号幅度。即对中间放大信号进行模数转换，得到数字回波信号，再根据数字回波信号，确定电压回波信号的信号回波幅度，但本质是通过获取电路特定节点的幅度信号后推算出送至第一恒比定时电路的信号幅度(即附图中的Vc1)，此幅度才是最终判断的依据。
S212、确定第二测距结果为测量距离，并结束本流程。
S213、确定第一测距结果为测量距离，并结束本流程。
本申请实施例中，实施上述步骤S211～步骤S213，能够根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
本实施例中，上述的辅助放大器可以在需要调理波形任意结构中进行添加，对此本实施例中不作任何限定。
可见，实施本实施例所描述的激光测距方法，能够根据信号回波幅度在第一测距结果和第二测距结果中选择一个更准确的作为最终的测量距离，从而能够避免无法准确确定激光回波信号的结束时刻点而导致的测距误差，进而提高激光测距精度。
实施例3
请参看图3，图3为本申请实施例提供的一种激光测距装置的结构示意图。如图3所示，该激光测距装置包括：
获取单元310，用于获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号。
第一确定单元320，用于确定电压回波信号的信号回波幅度。
放大单元330，用于对电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号。
处理单元340，用于根据预设的恒定比值法对电压回波信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
计算单元350，用于根据第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据第二脉冲信号和***初始信号进行计算，得到第二测距结果。
第二确定单元360，用于根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
本申请实施例中，对于激光测距装置的解释说明可以参照实施例1或实施例2中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。
可见，实施本实施例所描述的激光测距装置，能够根据信号回波幅度在第一测距结果和第二测距结果中选择一个更准确的作为最终的测量距离，从而能够避免无法准确确定激光回波信号的结束时刻点而导致的测距误差，进而提高激光测距精度。
实施例4
请一并参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种激光测距装置的结构示意图。其中，图4所示的激光测距装置是由图3所示的激光测距装置进行优化得到的。如图4所示，获取单元310包括：
获取子单元311，用于获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号；
信号转换子单元312，用于将雷达光回波信号转换为电压回波信号。
作为一种可选的实施方式，第一确定单元320包括：
数模转换子单元321，用于对电压回波信号进行模数转换，得到数字回波信号；
幅度确定子单元322，用于根据数字回波信号，确定电压回波信号的信号回波幅度。
作为一种可选的实施方式，处理单元340包括：
放大子单元341，用于对电压回波信号进行第一次放大处理，得到中间放大信号；以及对中间放大信号进行第二次放大处理，得到电压放大信号；
处理子单元342，用于根据预设的恒定比值法对中间放大信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
作为另一种可选的实施方式，处理单元340包括：
放大子单元341，用于通过辅助放大器对电压回波信号进行放大处理，得到辅助放大信号；
处理子单元342，用于根据预设的恒定比值法对辅助放大信号和电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
作为一种可选的实施方式，计算单元350包括：
第一计算子单元351，用于计算第一脉冲信号和接收到的***初始信号之间的第一信号时间差，并计算第二脉冲信号和***初始信号之间的第二信号时间差；
第二计算子单元352，用于根据第一信号时间差进行计算，得到第一测距结果，并根据第二信号时间差进行计算，得到第二测距结果。
作为一种可选的实施方式，第二确定单元360包括：
判断子单元361，用于判断信号回波幅度是否小于预设的幅度阈值；
距离确定子单元362，用于当信号回波幅度小于预设的幅度阈值时，确定第二测距结果为测量距离；以及当信号回波幅度不小于预设的幅度阈值时，确定第一测距结果为测量距离。
本申请实施例中，对于激光测距装置的解释说明可以参照实施例1或实施例2中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。
可见，实施本实施例所描述的激光测距装置，能够根据信号回波幅度在第一测距结果和第二测距结果中选择一个更准确的作为最终的测量距离，从而能够避免无法准确确定激光回波信号的结束时刻点而导致的测距误差，进而提高激光测距精度。
实施例5
请参看图5，图5为本申请实施例提供的一种激光测距***的***示意图。如图5所示，该激光测距***包括光电探测器401、互阻抗放大器TIA、第一放大器AMP1、第一恒比定时电路CFD1、第二恒比定时电路CFD2、时间数字转换模块TDC、判决模块407以及幅度检测模块408，其中，
光电探测器401，用于获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号并将雷达光回波信号转换为电流形态的雷达回波信号；
互阻抗放大器TIA，用于将电流形态的雷达回波信号转换为电压回波信号；
幅度检测模块408，用于确定电压回波信号的信号回波幅度；
第一放大器AMP1，用于对电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；
第一恒比定时电路CFD1，用于根据预设的恒定比值法对电压回波信号进行处理，得到第一脉冲信号；
第二恒比定时电路CFD2，用于根据预设的恒定比值法对电压放大信号进行处理，得到第二脉冲信号；
时间数字转换模块TDC，用于根据第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据第二脉冲信号和***初始信号进行计算，得到第二测距结果；
判决模块407，用于根据信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
本实施例中，雷达回波信号为电流形态的雷达回波信号。
本实施例中，第一恒比定时电路CFD1、第二恒比定时电路CFD2皆为恒定比值法时刻提取电路，或称恒比定时电路；一种典型的方法是把信号分别进行衰减和延时后送入比较器的两端，从而让比较器在波形的恒定比例位置时刻输出一脉冲信号。
本实施例中，电压回波信号被输入至第一恒比定时电路CFD1(为描述清晰，我们把送入第一恒比定时电路的信号记为Vc1，显然，在此实施例中，电压回波信号等同Vc1)。
本实施例中，第一脉冲信号STOP1为第一恒比定时电路CFD1输出的表示回波到达时刻的脉冲信号。
本实施例中，第二脉冲信号STOP2为第二恒比定时电路CFD2输出的表示回波到达时刻的脉冲信号。
本实施例中，***初始信号START用于表示激光脉冲发出时刻的信号。
本实施例中，互阻抗放大器TIA用于实现电流-电压转换。
本实施例中，光电探测器401为光电感应器件，如APD，PIN等光电二极管。
本实施例中，时间数字转换模块TDC用于依据***初始信号START和第一脉冲信号STOP1或***初始信号START和第二脉冲信号STOP2进行时间差的数字化转换。
本实施例中，幅度检测模块408用于通过模拟或者数字的方法检测出互阻抗放大器TIA输出的回波信号幅度值或者幅度范围值；如使用比较器估算出幅度范围，如使用模拟-数字转换器准确的检测出互阻抗放大器TIA输出的电压回波信号的信号回波幅度。
本实施例中，该激光测距***可以通过光电探测器401和互阻抗放大器TIA将雷达光回波信号转换为电压形式的电压回波信号，然后经第一放大器放大AMP1对电压回波信号进行10倍左右的放大，以扩大恒比定时电路进行精确测距的动态范围。其中，第一放大器AMP1的输入节点和输出节点分别连接第一恒比定时电路CFD1和第二恒比定时电路CFD2，两个恒比定时电路可以分别输出一个脉冲信号送至时间数字转换模块TDC(在电压回波信号较弱的情况下，两个恒比定时电路不一定有脉冲信号输出)；该激光测距***的***初始信号START也被送入时间数字转换模块TDC中，并通过时间数字转换模块TDC计算出***初始信号START和上述两个脉冲信号(即第一脉冲信号STOP1、第二脉冲信号STOP2)的时间差，并量化为两个数据SHORT1(等价为第一测距结果)、SHORT2(等价为第二测距结果)后送至判决模块。
本实施例中，由于第一恒比定时电路CFD1、第二恒比定时电路CFD2的输入信号幅度差异，导致第一测距结果SHORT1和第二测距结果SHORT2存在差异(不考虑放大器等电路固有延时)，且这个差异在某些情况下会非常大。比如信号很弱时，第一恒比定时电路CFD1可能没有获取大豆时刻信息，或者二者获取到的时刻信息误差达到2纳秒(实际情况中，1纳秒对应的测距误差为15厘米)。
本实施例中，互阻抗放大器TIA输出的电压回波信号(等同于送至CFD1的信号Vc1)可以送至幅度检测模块408，以使幅度检测模块408可以通过模拟或者数字的方法检测出互阻抗放大器TIA输出节点的信号回波幅度或者幅度范围值，然后送至判决模块407，以使判决模块407可以推算出电压回波信号Vc1的幅度值或者幅度范围值。
本实施例中，判决模块407可以根据时间数字转换模块TDC输出的第一测距结果SHORT1、第二测距结果SHORT2和电压回波信号Vc1的幅度值或幅度范围值进行判决，优选出第一测距结果SHORT1、第二测距结果SHORT2之一去计算当前回波对应目标的距离。
本实施例中，幅度检测模块408的一种可选的形式是一个比较器；这种情况下，幅度检测模块408能推算出电压回波信号(等同于Vc1)的幅度范围值，比如是否大于某一阈值，但很难知道电压回波信号(等同于Vc1)的准确值，因为比较器的输出只是一个脉冲。
在本实施例中，幅度检测模块408的另一种可选的实现形式是由一个模拟-数字转换器和信号采集模块组成；这种情况下，幅度检测模块408能够推算出比较准确的电压回波信号(等同于Vc1)的幅度值，上述信号采集模块一般由FPGA芯片实现。
为了使得电路获得更好的带宽、波形等性能，可能会在上述的比较器、模拟-数字转换器的前面增加一个放大器做驱动用。
作为一种可选的实施方式，激光测距***还包括辅助放大器AMP91，其中，
辅助放大器AMP91，用于对电压回波信号进行调整，得到调整回波信号；
第一恒比定时电路CFD1，具体用于根据预设的恒定比值法对调整回波信号进行处理，得到第一脉冲信号。
请参阅图6，在图5的基础上，激光测距***可以再在第一恒比定时电路CFD1前增加辅助放大器AMP91，用于调理波形，以便更好地适配第一恒比定时电路CFD1，并实现提高波形质量的作用。
本实施例中，辅助放大器AMP91和第一放大器AMP1的作用是截然不同的，第一放大器AMP1是为了扩展恒比定时电路的总动态范围。
作为一种可选的实施方式，激光测距***还包括第二放大器AMP2，其中，
第二放大器AMP2，用于对电压回波信号进行放大处理，得到中间放大信号；
第一放大器AMP1，具体用于对中间放大信号进行放大处理，得到电压放大信号；
第一恒比定时电路CFD1，具体用于根据预设的恒定比值法对中间放大信号进行处理，得到第一脉冲信号。
请参阅图7，该种激光测距***中的互阻抗放大器TIA和第一放大器AMP1之间再增加一个第二放大器AMP2，用于调理波形(比如当互阻抗放大器TIA的输出是负向摆幅的脉冲信号时，设计者希望通过第二放大器把此信号转变为正向摆幅的脉冲信号(即反相放大)，或者是想维持电路的高带宽的情况下继续增大信号幅度以便后续的电路处理，或者是提供一个缓冲，增加驱动能力的作用等)。
作为另一种可选的实施方式，激光测距***还包括第二放大器AMP2，其中，
第二放大器AMP2，用于对电压回波信号进行放大处理，得到中间放大信号；
第一放大器AMP1，具体用于对中间放大信号进行放大处理，得到电压放大信号；
第一恒比定时电路CFD1，具体用于根据预设的恒定比值法对中间放大信号进行处理，得到第一脉冲信号；
幅度检测模块408，具体用于确定中间放大信号的信号回波幅度。
请参阅图8，该图中幅度检测模块408还可以从第二放大器AMP2的输出节点接入，测距***最终是依据送至CFD1电路的信号幅度来进行判断优选测距结果的，所以复古检测模块可以从不同的电路节点接入获取该节点的幅度信号后，再根据电路的增益系数推算出送至CFD1电路的信号(记为Vc1)幅度。
本申请实施例中，对于激光测距***的解释说明应用于实施例1、实施例2、实施例3以及实施例4中，对此本实施例中不再多加赘述。
可见，实施本实施例所描述的激光测距***，能够尽可能地避免测距误差，从而提高激光测距精度。
本实施例中，该方法还可以按照该方案内容进行第三恒比定时电路、第四恒比定时电路的添加，从而实现进一步扩大高精度恒比定时动态范围的效果。
本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行本申请实施例1或实施例2中任一项激光测距方法。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请实施例1或实施例2中任一项激光测距方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (14)
1.一种激光测距方法，其特征在于，所述方法包括：
获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号；
确定所述电压回波信号的信号回波幅度；
对所述电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；
根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号；
根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果；
根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
2.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号的步骤包括：
获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号；
将雷达光回波信号转换为电压回波信号。
3.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述确定所述电压回波信号的信号回波幅度的步骤包括：
对所述电压回波信号进行模数转换，得到数字回波信号；
根据所述数字回波信号，确定所述电压回波信号的信号回波幅度。
4.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号的步骤包括：
对所述电压回波信号进行第一次放大处理，得到中间放大信号；
对所述中间放大信号进行第二次放大处理，得到电压放大信号；
根据预设的恒定比值法对所述中间放大信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
5.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号的步骤包括：
通过辅助放大器对所述电压回波信号进行放大处理，得到辅助放大信号；
根据预设的恒定比值法对所述辅助放大信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果的步骤包括：
计算所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号之间的第一信号时间差，并计算所述第二脉冲信号和所述***初始信号之间的第二信号时间差；
根据所述第一信号时间差进行计算，得到第一测距结果，并根据所述第二信号时间差进行计算，得到第二测距结果。
7.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离的步骤包括：
判断所述信号回波幅度是否小于预设的幅度阈值；
当所述信号回波幅度小于预设的幅度阈值时，确定所述第二测距结果为测量距离；
当所述信号回波幅度不小于预设的幅度阈值时，确定所述第一测距结果为测量距离。
8.一种激光测距装置，其特征在于，所述激光测距装置包括：
获取单元，用于获取与雷达发射信号相对应的电压回波信号；
第一确定单元，用于确定所述电压回波信号的信号回波幅度；
放大单元，用于对所述电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；
处理单元，用于根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号和所述电压放大信号分别进行处理，得到第一脉冲信号和第二脉冲信号；
计算单元，用于根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果；
第二确定单元，用于根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
9.一种激光测距***，其特征在于，所述激光测距***包括光电探测器、互阻抗放大器、第一放大器、第一恒比定时电路、第二恒比定时电路、时间数字转换模块、判决模块以及幅度检测模块，其中，
所述光电探测器，用于获取与雷达发射信号相对应的雷达光回波信号并将雷达光回波信号转换为电流形态的雷达回波信号；
所述互阻抗放大器，用于将所述电流形态的雷达回波信号转换为电压回波信号；
所述幅度检测模块，用于确定所述电压回波信号的信号回波幅度；
所述第一放大器，用于对所述电压回波信号进行放大处理，得到电压放大信号；
所述第一恒比定时电路，用于根据预设的恒定比值法对所述电压回波信号进行处理，得到第一脉冲信号；
所述第二恒比定时电路，用于根据预设的恒定比值法对所述电压放大信号进行处理，得到第二脉冲信号；
所述时间数字转换模块，用于根据所述第一脉冲信号和接收到的***初始信号进行计算，得到第一测距结果；根据所述第二脉冲信号和所述***初始信号进行计算，得到第二测距结果；
所述判决模块，用于根据所述信号回波幅度确定第一测距结果或第二测距结果为测量距离。
10.根据权利要求9所述的激光测距***，其特征在于，所述激光测距***还包括辅助放大器，其中，
所述辅助放大器，用于对所述电压回波信号进行调整，得到调整回波信号；
所述第一恒比定时电路，具体用于根据预设的恒定比值法对所述调整回波信号进行处理，得到第一脉冲信号。
11.根据权利要求9所述的激光测距***，其特征在于，所述激光测距***还包括第二放大器，其中，
所述第二放大器，用于对所述电压回波信号进行放大处理，得到中间放大信号；
所述第一放大器，具体用于对所述中间放大信号进行放大处理，得到电压放大信号；
所述第一恒比定时电路，具体用于根据预设的恒定比值法对所述中间放大信号进行处理，得到第一脉冲信号。
12.根据权利要求9所述的激光测距***，其特征在于，所述激光测距***还包括第二放大器，其中，
所述第二放大器，用于对所述电压回波信号进行放大处理，得到中间放大信号；
所述第一放大器，具体用于对所述中间放大信号进行放大处理，得到电压放大信号；
所述第一恒比定时电路，具体用于根据预设的恒定比值法对所述中间放大信号进行处理，得到第一脉冲信号；
所述幅度检测模块，具体用于确定所述中间放大信号的信号回波幅度。
13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行权利要求1至7中任一项所述的激光测距方法。
14.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求1至7任一项所述的激光测距方法。
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Application publication date: 20210326 |