CN210072076U - 方位探测装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种方位探测装置，属于光电探测技术领域。所述装置包括：信号处理模块和至少一个收发组件；每个收发组件包括线阵探测器，所述线阵探测器包括至少一个敏感元，每个敏感元用于接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，所述线阵探测器用于通过所述至少一个敏感元将所述回波激光转换为电压信号；所述信号处理模块，与每个收发组件的所述线阵探测器连接，用于根据所述电压信号携带的接收到所述回波激光的敏感元的编号确定所述目标物体的方位。该装置基于接收回波激光的敏感元的方位不同确定目标物体的方位，提高了对高动态、高速目标的方位确定的精确度和高效性。

Description

方位探测装置

技术领域

本申请涉及光电探测技术领域，具体而言，涉及一种方位探测装置。

背景技术

目前激光探测装置多以探测距离为主，例如手持激光测距仪等，其相应速度较慢，而其方位探测功能多以MEMS(微电机***)陀螺仪结合几何截距进行计算，不适用于对高速动态目标的探测。而对于弹载激光探测装置，目前则多以探测目标的有无和目标距离为探测结果，对方位的判断非常粗略，也有部分弹载激光探测装置利用弹体旋转和单点激光来实现目标的距离和方位的探测，但此类探测装置由于对脉冲激光器的输出频率有较大依赖，不适用于高动态目标的探测。

因此现有技术常用的激光探测对于高动态、高速运动目标的方位探测存在精确度低、探测时间长的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种方位探测装置，以改善有技术中对于高动态、高速运动目标的方位探测存在精确度低、探测时间长的问题。

本申请实施例提供了一种方位探测装置，所述装置包括：信号处理模块和至少一个收发组件；每个收发组件包括线阵探测器，所述线阵探测器包括至少一个敏感元，每个敏感元用于接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，所述线阵探测器用于通过所述至少一个敏感元将所述回波激光转换为电压信号；所述信号处理模块，与每个收发组件的所述线阵探测器连接，用于根据所述电压信号携带的接收到所述回波激光的敏感元的编号确定所述目标物体的方位。

在上述实现过程中，在方位探测装置上设置至少一个收发组件，每个收发组件中的线阵探测器包括至少一个敏感元，通过不同的敏感元接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，使多个敏感元接收到高动态、高速运动的目标物体反射回来的回波激光，提高回波激光信号的可靠性和准确性，并且能够基于接收回波激光的敏感元的编号迅速、精确地确定目标物体的方位，提高了对目标物体的方位测量的精确度和效率。

进一步地，所述方位探测装置还包括：脉冲激光器，与所述信号处理模块中的微处理器连接，用于向每个收发组件输出同步脉冲激光信号。

在上述实现过程中，采用脉冲激光器产生不连续的脉冲激光信号，便于测量高动态、运动速度快的物理过程，从而提高了对目标物体测量的准确性。

进一步地，每个收发组件还包括：发射透镜，用于将所述脉冲激光器产生的脉冲激光转换为线激光并发射所述线激光；接收透镜，用于接收所述目标物体对所述线激光反射产生的回波激光并将所述回波激光入射至所述线阵探测器。

在上述实现过程中，通过透镜将脉冲激光信号转换为线激光，每束线激光能够对一定预设角度范围进行照射，可以同时测量预设角度范围的测量线上的所有点的位移和距离，采用多束线激光组合起来就能够进行全方位的目标物体的方位探测，提高了方位探测的准确度。

进一步地，所述信号处理模块还包括：多个峰值保持电路，每个敏感元分别通过各自连接的峰值保持电路与所述信号处理模块中的微处理器连接，所述多个峰值保持电路用于对所述电压信号进行时延，以使所述微处理器在响应时间内采集所述电压信号。

在上述实现过程中，通过峰值保持电路对电压信号进行时延，将电压信号从纳秒级别延长至毫秒级别，降低了对微处理器的信号采集响应速度的要求，从而降低了硬件成本。

进一步地，所述信号处理模块还包括：多个集成运算电路，每个敏感元的输出端通过各自连接的集成运放电路与对应的峰值保持电路输入端连接，所述多个集成运算电路用于对每个敏感元传输来的所述电压信号进行放大。

在上述实现过程中，采用集成运算电路对电压信号进行放大，确保了峰值保持电路获取的电压信号的稳定性和可用性。

进一步地，所述信号处理模块还包括：同步采样模数转换器，所述多个峰值保持电路的输出端分别与所述同步采样模数转换器中对应的输入端连接，所述同步采样模数转换器的输出端与所述信号处理模块连接。

在上述实现过程中，通过同步采样模数转换器将电压信号转换为微处理器能够识别处理的数字信号，以使微处理器能够基于该数字信号进行大小比较。

进一步地，所述信号处理模块还包括：比较器，与所述收发组件以及所述信号处理模块中的微处理器连接，用于接收任一收发组件在接收到所述回波激光时传输来的同步脉冲信号，并在所述同步脉冲信号高于预设标准电压时输出启动信号，用于所述微处理器基于所述启动信号对所述任一收发组件转换的电压信号的峰值进行采集。

在上述实现过程中，在比较器确定同步脉冲信号的电压值大于预设标准电压时向微处理器输出启动信号，以使微处理器控制同步采样模数转换器和峰值保持电路进行峰值采集，从而排除了部分干扰信号，提高了方位测量的准确度。

进一步地，所述信号处理模块还包括：恒比定时电路，连接在所述线阵探测器与所述比较器之间，所述恒比定时电路用于将所述同步脉冲信号的输出时刻与敏感元输出与所述同步脉冲信号对应的电压信号的时刻对齐。

在上述实现过程中，采用恒比定时电路将敏感元输出电压信号以及该电压信号对应的同步脉冲信号的输出时刻进行对其，精确地确定了回波激光被接受的时间，从而提高了方位测量的精确度。

进一步地，所述恒比定时电路和所述线阵探测器之间还设置有集成运放电路。

在上述实现过程中，通过集成运放电路对线阵探测器输出的电压信号进行滤波放大，从而提高了恒比定时电路定时精确度。

进一步地，所述方位探测装置还包括脉冲激光器，所述微处理器包括：计时器，用于在所述微处理器接收到所述脉冲激光器向所述微处理器发送的TTL信号时开始计时，计时至所述微处理器接收到所述启动信号的时刻；其中，所述脉冲激光器发出同步脉冲激光信号时向所述微处理器发送所述TTL信号。

在上述实现过程中，通过微处理器对脉冲激光器发射出脉冲激光信号的时刻至线阵传感器接收到回波信号的时刻进行计时，获得脉冲激光信号对目标物体进行探测的往返时间，从而能够测算目标物体与方位探测装置的距离。

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方位探测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种收发组件的结构框图；

图3为本申请实施例提供的一种信号处理模块的结构框图；

图4为本申请实施例提供的一种峰值保持电路的电路图；

图5为本申请实施例提供的一种集成运算放大电路的电路图；

图6为本申请实施例提供的一种同步采样模数转换器的连接示意图；

图7为本申请实施例提供的一种比较器的电路图；

图8为本申请实施例提供的一种恒比定时电路的电路图；

图9为本申请实施例提供的一种方位探测方法的流程示意图。

图标：10-方位探测装置；11-收发组件；112-线阵探测器；114-发射透镜；116-接收透镜；118-驱动调理模块；12-信号处理模块；121-微处理器；122-峰值保持电路；123-同步采样模数转换器；124-比较器；13-脉冲激光器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，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。

经本申请人研究发现，现有的激光测距设备对高动态、高速运动的目标物体的测量精确度较低，且测量速度也无法满足需求。因此本申请实施例提供了一种方位探测装置10。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种方位探测装置的结构示意图。

方位探测装置10包括收发组件11和信号处理模块12，收发组件11与信号处理模块12连接。

应当理解的是，一个方位探测装置10中包括的收发组件11的数量可以为一个或多个，每个收发组件11均与方位探测装置10中的同一个信号处理模块12连接。

请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种收发组件的结构框图。

收发组件11包括线阵探测器112，每个收发组件11中设置有一个线阵探测器112，且每个线阵探测器112包括至少一个敏感元，每个线阵探测器112中的敏感元呈线性排列，每个敏感元能够接收的回波激光的角度为第一接收视场角度，且每个敏感元具有独立的信号输入、输出功能。

线阵探测器112属于阵列探测器，阵列探测器是将射线转为不同强度可见光，再将可见光的强度转换为电信号，基于该电信号确定反射回射线的目标物体的距离或图像的探测器。考虑到本实施例中的方位探测装置10用于确定目标物体在某个维度(一般为水平面)的方位，只需要区分回波激光在一个维度上的角度区别，因此本实施例中的方位探测装置10可以采用敏感元呈水平线性排列的线阵探测器112。

可选地，本实施例中的线阵探测器112可以是但不限于是型号为S11299-021、G7150-16、H9530-20的阵列探测器。

可选地，本实施例中的每个敏感元可以用于接收第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，每个收发组件11可以用于接收第二接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，其中，每个收发组件11中每个敏感元的第二接收视场角度组合得到第一接收视场角度。在本申请实施例中，第一接收视场角度、第二接收视场角度可以根据需要进行调整，不作具体的限定。

在上述实施例中，在方位探测装置10上设置至少一个收发组件11，每个收发组件11中的线阵探测器112包括至少一个敏感元，通过不同的敏感元接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，使多个敏感元接收到高动态、高速运动的目标物体反射回来的回波激光，提高回波激光信号的可靠性和准确性，并且能够基于接收回波激光的敏感元的编号迅速、精确地确定目标物体的方位，提高了对目标物体的方位测量的精确度和效率。

为了更准确地对每个敏感元的第一接收视场角度范围内的目标物体进行扫描，且能够更好地区分回波激光反射回来的角度，本实施例中的每个收发组件11还可以包括发射透镜114和接收透镜116。

发射透镜114用于将发射激光转换为线激光，进一步地，本实施例中的发射透镜114可以将普通激光高斯光束整形为发散角45°的线激光。可选地，在其他实施例中，发射透镜114的发散角还可以为30°、60°或其他度数。发射透镜114可以采用柱透镜。

接收透镜116用于接收目标物体被发射透镜114中发射的线激光照射后反射回的回波激光，并将回波激光入射至线阵探测器112中对应的敏感元上。其中，每个收发组件11中的接收透镜116的数量可以和线阵探测器112中的敏感元数量相同，每个接收透镜116和一个敏感元对应，可以是每个敏感元一一对应地安装在每个接收透镜116对应的像面上，还可以是一块方形、条形或其他形状的接收透镜116与一个收发组件11对应，该收发组件11的线阵探测器112中的所有敏感元均通过该一块方形、条形或其他形状的接收透镜116进行回波激光的接收，从而将每个接收透镜116接收到的回波激光精确地入射至对应的敏感元。在本实施例中，接收透镜116可以是但不限于是菲涅尔透镜或其他能够聚焦回波激光的透镜。

在上述实施例中，通过发射透镜114和接收透镜116将脉冲激光信号转换为线激光，每束线激光能够对一定预设角度范围进行照射，可以同时测量预设角度范围的测量线上的所有点的位移和距离，采用多束线激光组合起来就能够进行全方位的目标物体的方位探测，提高了方位探测的准确度。

由于线阵探测器112和信号处理模块12通常存在电源及输入输出信号不同的问题，因此作为一种可选的实施方式，本实施例中的收发组件11还可以包括驱动调理模块118。

驱动调理模块118可以包括滤波电路、放大电路，线阵探测器112接收的信号通过驱动调理模块118的滤波电路、放大电路进行滤波、放大后传输至信号处理模块12。具体地，线阵探测器112中的每个敏感元均与驱动调理模块118连接，从而在某个敏感元接收到回波激光时将基于该回波激光产生的电信号通过驱动调理模块118的滤波电路、放大电路进行滤波、放大后传输至信号处理模块12。

进一步地，驱动调理模块118还可以包括电压调节模块，该电压调节模块用于将信号处理模块12提供的驱动电源调节为适用于线阵探测器112的电压。

请参考图3，图3为本申请实施例提供的一种信号处理模块的结构框图。

信号处理模块12包括微处理器121，微处理器121与每个收发组件11连接，用于接收所有收发组件11传输来的电压信号以及该电压信号携带的敏感元的编号，并基于敏感元的编号计算获得目标物体的方位。微处理器121可以包括用于数据传输的SCK引脚、MOSI引脚、MISO引脚，用于定片的CS引脚，以及多个IO引脚。

在激光探测采用的探测用激光的脉冲信号宽度较窄时，后续的采样电路可能无法读取基于接收到的回波激光产生的电压信号的峰值电压，因此本实施例中的信号处理模块12还包括峰值保持电路122，获取敏感元输入电压信号的峰值电压，并对该峰值电压进行一段时间的保持。

作为一种可选的实施方式，峰值保持电路122可以和收发单元11中的敏感元一一对应，每个敏感元通过单独的一个峰值保持电路122与微处理器121连接。应当理解的是，本实施例中的峰值保持电路122可以通过分立元件电路、集成和分立元件混合电路、专用芯片等设计方式实现。

具体地，请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种峰值保持电路的电路图。峰值保持电路122可以包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电容C1和MOS管Q1。电阻R1的第一端与敏感元的输出端连接，电阻R1的第二端分别与电阻R2的第一端、电阻R3的第一端以及集成运算放大器U1的反向输入端连接，集成运算放大器U1通过电阻R4接地，电阻R2的第二端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与集成运算放大器U1的输出端以及二极管D2的正极连接，二极管D2的负极分别与电阻R5、MOS管Q1的漏极连接并通过电容C1接地，MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的栅极分别与电阻R5的第一端以及二极管D3的正极连接，电阻R5的第二端接地，二极管D3的负极为峰值保持电路122的输出端，电阻R3的第二端与集成运算放大器U2的反向输入端连接，电阻R5的第二端与集成运算放大器U2的正向输入端连接，集成运算放大器U2的输出端与电阻R3以及集成运算放大器U2的反向输入端连接。

进一步地，在每个敏感元和每个峰值保持电路122之间还连接有运算放大电路。可选地，该运算放大电路可以是集成运算放大电路，并且每个敏感元和每个峰值保持电路122之间的运算放大电路可以为多级运算放大电路。

作为一种可选的实施方式，请参考图5，图5为本申请实施例提供的一种集成运算放大电路的电路图。集成运算放大电路可以包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、放大器芯片O1、电容C2、电容C3、电容C4。电阻R7的第一端为集成运算放大电路的输入端，该输入端与每个敏感元的输出端连接，电阻R7的第二端与放大器芯片O1的IN+引脚连接，放大器芯片O1的IN-引脚分别与电阻R8的第二端、电阻R9的第一端、以及电容C2的第一端连接，电阻R8的第一端接地，电阻R9的第二端分别与电容C2的第二端以及放大器芯片O1的OUT引脚连接，放大器芯片O1的VDD引脚外接+5V电源且通过电容C3接地，放大器芯片O1的VEE引脚外接-5V电源且通过电容C4接地，放大器芯片O1的OUT引脚为集成运算放大电路的输出端，该输出端与峰值保持电路122的输入端连接。

在上述实施例中，通过峰值保持电路122对电压信号进行时延，将电压信号从纳秒级别延长至毫秒级别，降低了对微处理器121的信号采集响应速度的要求，从而降低了硬件成本。

进一步地，信号处理模块12还可以采用同步采样模数转换器123对通过峰值保持电路122传输来的峰值电压进行采集，并将采集到的峰值电压传输至微处理器121。

模数转换器为A/D转换器，或简称ADC(英文全称：analog to digitalconverter)，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件，通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。同步采样模数转换器123则能够对多通道在同一时刻进行采样，保证多通路信号的采样间隔最小，对应于采样过程中对采样管脚同时采样保持(转换可以是有先有后的)，主要针对多通道进行同时刻数据采集，适合多输入、信号电平快速变化、相位要求严格等应用场合，上述多通道对应本实例中的多个敏感元、多个峰值保持电路122。

应当理解的是，本实施例中每个收发单元11包含的敏感元数量为8，同步采样模数转换器123为8路同步采样模数转换器，每个收发单元11包含的敏感元数量可以是10、16、32或其他数量，同步采样模数转换器123也可以的通道数量也可以对应变换。

作为一种可选的实施方式，请参考图6，图6为本申请实施例提供的一种同步采样模数转换器的连接示意图。同步采样模数转换器123是型号为AD7289的8路同步采样模数转换器，其包括VIN0～VIN7引脚、CS引脚、SCK引脚、DIN引脚、DOUT引脚，则该AD7289的VIN0～VIN7引脚分别用于采集收发单元11的每个敏感元发来的电压信号，VIN0～VIN7引脚中的每个引脚分别与收发单元11中每个峰值保持电路122的输出端连接，CS引脚与微处理器121的一IO引脚连接，SCK引脚与微处理器121的SCK引脚连接，DIN引脚与微处理器121的MOSI连接，DOUT引脚与微处理器121的MISO连接，且AD7289的电源引脚外接一电源。

在上述实施例中，通过同步采样模数转换器123将电压信号转换为微处理器121能够识别处理的数字信号，以使微处理器121能够基于该数字信号进行大小比较。

除了采用峰值保持电路122和同步采样模数转换器123对电压信号的峰值电压进行精确采集，为了进一步提高提高方位测量精度，避免干扰信号，信号处理模块12还可以包括比较器124。

比较器124是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路，其对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序。

作为一种可选的实施方式，请参考图7，图7为本申请实施例提供的一种比较器的电路图。比较器124可以包括电阻R10、电阻R11、电阻R12和集成运算放大器U3，电阻R10的第一端用于接收预设标准电压，电阻R10第二端与集成运算放大器U3的反向输入端连接，电阻R11的第一端用于输入同步脉冲信号，电阻R10的第二端与集成运算放大器U3的正向输入端连接，集成运算放大器U3的输出端通过电阻R12与正向电源连接，集成运算放大器U3的输出端为比较器124的输出端，该输出端与微处理器121的一IO端连接。

应当理解的是，本实施例中集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、集成运算放大器U3等集成运算放大器的型号可以是但不限于是OPA657U。

具体地，本实施例中每个收发单元11连接有一个比较器124，比较器124与微处理器121连接，线阵探测器112在属于自身某个敏感元接收到目标物体反射的回波激光时，向该线阵探测器112连接的比较器124发送一同步脉冲信号，比较器124将该同步脉冲信号与预设标准电压进行比较。若该同步脉冲信号大于预设标准电压，则比较器124向微处理器121输出启动信号以使微处理器121控制峰值保持电路122、同步采样模数转换器123对该敏感元传输来的电压信号进行峰值采集。若该同步脉冲信号小于预设标准电压，确定该电压信号为干扰信号，则比较器124向微处理器121输出干扰确定信号以使微处理器121不对电压信号进行峰值采集。

具体地，上述预设标准电压可以是可以通过软件或硬件进行调节，本实施例中的预设标准电压可以为0.05V。

作为一种可选的实施方式，每个收发单元11和其对应的比较器124之间还设置有恒比定时电路，通过恒比定时电路生成同步脉冲信号。本实施例采用恒比定时电路能够克服幅度变化引起的时间游动，并且能保证触发比的恒定。

请参考图8，图8为本申请实施例提供的一种恒比定时电路的电路图。恒比定时电路可以包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、集成运算放大器U4和集成运算放大器U5。电阻R13的第一端分别与电阻R14的第一端、电阻R15第一端、电容C5的第一端、线阵探测器112的输出端口连接，电阻R13的第二端接地，电阻R14的第二端分别与电容C5的第一端、集成运算放大器U4的正向输入端连接，电容C5的第二端接地，电阻R15的第二端分别集成运算放大器U4的反向输入端、电阻R16的第一端连接，电阻R16的第二端分别与集成运算放大器U4的输出端、集成运算放大器U5的正向输入端、电阻R17的第一端连接，电阻R17的第二端接地，集成运算放大器U4的正向电源与+5V电源连接并通过电容C6接地，集成运算放大器U4的反向电源与-5V电源连接并通过电容C7接地，集成运算放大器U5的反向输入端分别与电阻R18的第二端、电阻R19的第一端连接，电阻R18的第一端接地，电阻R19的第二端分别与电阻R20的第一端、集成运算放大器U5的输出端连接，集成运算放大器U5的正向电源与+5V电源连接并通过电容C8接地，集成运算放大器U5的反向电源与-5V电源连接并通过电容C9接地，电阻R20的第二端为恒比定时电路的输出端，该输出端与电阻R11的第一端连接。

在上述实现过程中，在比较器124确定同步脉冲信号的电压值大于预设标准电压时向微处理器121输出启动信号，以使微处理器121控制同步采样模数转换器123和峰值保持电路122进行峰值采集，从而排除了部分干扰信号，提高了方位测量的准确度。

应当理解的是，为了获得发射激光，本实施例还可以包括脉冲激光器13。脉冲激光器13与微处理器121连接，并向每个收发组件11发送同步脉冲激光信号，该同步脉冲激光信号通过每个收发组件11中的发射透镜114出射并对目标物体进行探测。

在上述实施例中，采用脉冲激光器13产生不连续的脉冲激光信号，便于测量高动态、运动速度快的物理过程，从而提高了对目标物体测量的准确性。

除了方位探测，在采用激光探测目标物体时，通常还需要对该目标物体进行测距，因此本实施例的微处理器121还可以设置有与脉冲激光器13连接的计时器，该计时器可以是采用微处理器121的功能实现，也可以是专门设置的其他具有计时功能的电子器件。

脉冲激光器13与微处理器121一IO引脚连接，脉冲激光器13在产生同步脉冲激光信号的同时生成一个TTL信号，并通过该IO引脚向微处理器121发送该TTL信号，微处理器121在接收到该TTL信号时启动计时器开始计时，并且微处理器121在接收到比较器124传输来的启动信号时停止计时器的计时，获得同步脉冲激光信号出射、经目标物体反射回来的往返时间。微处理器121基于光速和往返时间即可计算获得目标物体和方位探测装置10的距离。

在上述实施例中，通过微处理器121对脉冲激光器13发射出脉冲激光信号的时刻至线阵传感器112接收到回波信号的时刻进行计时，获得脉冲激光信号对目标物体进行探测的往返时间，从而能够测算目标物体与方位探测装置的距离。

作为一种可选的实施方式，信号处理模块12还可以连接有通信接口，以使方位探测装置10将获得的方位及距离数据通过通信接口传输至其他设备。该通信接口可以是串口通信接口(485、422等)、控制器局域网络通信接口、USB通信接口等。

为了配合本申请实施例的方位探测装置，本申请实施例还提供了一种方位探测方法。本实施例提供的方位探测方法可以应用于方位探测装置10。

请参考图9，图9为本申请实施例提供的一种方位探测方法的流程示意图。该方位探测方法具体步骤可以如下：

步骤S21：当第一收发组件中的第一线阵探测器传回电压信号时，接收所述第一线阵探测器传输来的与所述电压信号对应的同步脉冲信号。

上述步骤中的第一收发组件为方位探测装置10中的任一收发组件。

步骤S22：当所述电压信号的峰值大于所述同步脉冲信号时，采集所述第一线阵探测器中每个敏感元的电压信号的峰值。

应当理解的是，在多个线阵探测器112发送给微处理器121的电压信号的峰值均大于每个线阵探测器112对应的同步脉冲信号时，则对峰值大于同步脉冲信号的所有线阵探测器112的电压信号的峰值都进行采集。

步骤S23：从每个敏感元的电压信号的峰值中选取峰值最大的k个峰值。

敏感元接收的目标物体反射的回波激光越多，该敏感元的电压信号的峰值越大，因此本实施例为了提高方位测算准确性，选取采集到的电压信号的峰值中较大的k个峰值，其中，本实施例中以k＝2进行举例，在其他实施例中k可以是3、4、5、6或其他任意数量。

步骤S24：根据所述k个峰值以及所述k个峰值对应的敏感元的编号确定目标物体的方位。

可选地，根据两个峰值以及所述k个峰值对应的敏感元的编号，利用方位计算公式确定所述目标物体的方位，方位计算公式包括：

其中，V_j、V_k分别表示从大到小依次排列的所述两个峰值，j、k分别表示V_j、V_k对应的敏感元编号，A表示目标物体的方位角度，min(j,k)表示j、k之间的较小值，N表示收发组件11的数量，M表示每个线阵探测器112包括的敏感元数量，n表示线阵探测器112的编号，1≤n≤N，编号为n的线阵探测器112中每个敏感元对应的第一接收视场角度大小为

编号为n的线阵探测器112对应的第二接收视场角度大小的范围为

编号为n的线阵探测器中每个敏感元对应的第一接收视场角度所组成的角度等于所述第二接收视场角度。

应当注意的是，上述V₁、V₂两个峰值应当是连续的。

以N＝M＝8，编号n＝2的线阵探测器112中接收到信号峰值最大的敏感元为V₃＝2.1V、V₄＝1.7V为例，则基于方位计算公式可得：

进一步的，在对目标物体的方位进行确定之后，通常还有确定目标物体的距离的需求，因此在步骤S24之后，本实施例中的方位探测方法还可以包括：

步骤S25：在接收到任一收发组件中的脉冲激光器发送的TTL信号时开始计时，计时至接收到所述信号处理模块中的比较器输出的启动信号的时刻，以获得往返时间。

可选地，本实施例中的启动信号可以是比较器124输出的1，且比较器124在判定电压信号为干扰型号时输出0。

步骤S26：根据所述往返时间确定所述目标物体的距离。

本实施例中编号为n的接收单元11对应的往返时间记为Tn，则确定目标物体距离的具体公式可以为：

其中c为光速，L为目标物体与该接收单元11的距离。

上述步骤基于通过方位探测装置10的多个敏感元获得峰值最大的k个峰值及其对应敏感元的编号确定目标物体的方位，将较大范围内接收到回波信号的多个敏感元发出的电压信号均作为确定目标物体方位的数据，提高了方位测量的准确性和动态测量范围，从而能够对高动态、高速目标物体进行方位测量。

综上所述，本申请实施例提供了一种方位探测装置，所述装置包括：信号处理模块和至少一个收发组件；每个收发组件包括线阵探测器，所述线阵探测器包括至少一个敏感元，每个敏感元用于接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，所述线阵探测器用于通过所述至少一个敏感元将所述回波激光转换为电压信号；所述信号处理模块，与每个收发组件的所述线阵探测器连接，用于根据所述电压信号携带的接收到所述回波激光的敏感元的编号确定所述目标物体的方位。

在上述实现过程中，通过装置与方法的配合，在方位探测装置上设置至少一个收发组件，每个收发组件中的线阵探测器包括至少一个敏感元，通过不同的敏感元接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，使多个敏感元接收到高动态、高速运动的目标物体反射回来的回波激光，提高回波激光信号的可靠性和准确性，并且能够基于接收回波激光的敏感元的编号迅速、精确地确定目标物体的方位，提高了对目标物体的方位测量的精确度和效率。

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。

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 (10)

1.一种方位探测装置，其特征在于，所述方位探测装置包括：信号处理模块和至少一个收发组件；

每个收发组件包括线阵探测器，所述线阵探测器包括至少一个敏感元，每个敏感元用于接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，所述线阵探测器用于通过所述至少一个敏感元将所述回波激光转换为电压信号；

所述信号处理模块，与每个收发组件的所述线阵探测器连接，用于根据所述电压信号携带的接收到所述回波激光的敏感元的编号确定所述目标物体的方位。

2.根据权利要求1所述的方位探测装置，其特征在于，所述方位探测装置还包括：

脉冲激光器，与所述信号处理模块中的微处理器连接，用于向每个收发组件输出同步脉冲激光信号。

3.根据权利要求2所述的方位探测装置，其特征在于，每个收发组件还包括：

发射透镜，用于将所述脉冲激光器产生的脉冲激光转换为线激光并发射所述线激光；

接收透镜，用于接收所述目标物体对所述线激光反射产生的回波激光并将所述回波激光入射至所述线阵探测器。

4.根据权利要求1所述的方位探测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：

多个峰值保持电路，每个敏感元分别通过各自连接的峰值保持电路与所述信号处理模块中的微处理器连接，所述多个峰值保持电路用于对所述电压信号进行时延，以使所述微处理器在响应时间内采集所述电压信号。

5.根据权利要求4所述的方位探测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：

多个集成运算电路，每个敏感元的输出端通过各自连接的集成运放电路与对应的峰值保持电路输入端连接，所述多个集成运算电路用于对每个敏感元传输来的所述电压信号进行放大。

6.根据权利要求5所述的方位探测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：

同步采样模数转换器，所述多个峰值保持电路的输出端分别与所述同步采样模数转换器中对应的输入端连接，所述同步采样模数转换器的输出端与所述信号处理模块连接。

7.根据权利要求1所述的方位探测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：

比较器，与所述收发组件以及所述信号处理模块中的微处理器连接，用于接收任一收发组件在接收到所述回波激光时传输来的同步脉冲信号，并在所述同步脉冲信号高于预设标准电压时输出启动信号，用于所述微处理器基于所述启动信号对所述任一收发组件转换的电压信号的峰值进行采集。

8.根据权利要求7所述的方位探测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：

恒比定时电路，连接在所述线阵探测器与所述比较器之间，所述恒比定时电路用于将所述同步脉冲信号的输出时刻与敏感元输出与所述同步脉冲信号对应的电压信号的时刻对齐。

9.根据权利要求8所述的方位探测装置，其特征在于，所述恒比定时电路和所述线阵探测器之间还设置有集成运放电路。

10.根据权利要求7所述的方位探测装置，其特征在于，所述方位探测装置还包括脉冲激光器，所述微处理器包括：

计时器，用于在所述微处理器接收到所述脉冲激光器向所述微处理器发送的TTL信号时开始计时，计时至所述微处理器接收到所述启动信号的时刻；

其中，所述脉冲激光器发出同步脉冲激光信号时向所述微处理器发送所述TTL信号。

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