[發明專利]一種基于增強型電荷耦合成像器的循環步進同步控制電路

無效

• 申請號: 200910078371.0
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101504456A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 李麗;何釤;王守杰;樊邦奎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S17/89
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術領域

本發明涉及一種同步控制電路，特別是涉及一種基于增強型電荷耦合成像器(ICCD)的循環步進同步控制電路，屬于激光雷達技術領域。

(二)背景技術

基于ICCD的距離選通成像激光雷達，是一種對遠距離低照度目標進行探測的主動成像技術，其利用距離選通同步控制技術，同步脈沖激光器和ICCD攝像機的工作，以時間的先后分開不同距離上的散射光和目標的反射光，使被觀察目標反射回來的輻射脈沖剛好在ICCD攝像機選通工作的時間內到達攝像機并成像。其中同步控制技術是實現距離選通成像激光雷達的核心技術，它直接控制著脈沖激光器和ICCD攝像機之間的同步工作，是有效地實現距離選通及精確的圖像清晰度控制的關鍵技術。

傳統同步控制電路僅同步控制了脈沖激光器、ICCD攝像機的選通門的開啟，而忽視了對像增強器增益的同步控制，導致了對不同距離目標成像的照度不均勻，且整個電路使用過多離散元器件構成，導致電路易受到外界噪聲干擾，以及在產生選通脈沖過程中，信號傳輸延遲時間大等造成的精確度不高，穩定性不夠的缺點。

(三)發明內容

(1)目的

本發明的目的在于提供一種基于ICCD的循環步進同步控制電路，該電路克服了現有技術的不足，它采用現場可編程門陣列(FPGA)實現，同步控制了脈沖激光器、ICCD攝像機的選通門寬及像增強器的增益，通過循環步進技術，將照明成像的物體分段進行成像，同時通過同步控制像增強器的增益，對各段進行照度調節，使各段所成像照度均勻。同時，本電路的同步控制精確度高，穩定性好，選通脈沖可達到納秒量級。

(2)技術方案

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于ICCD的循環步進同步控制電路，它是由激光器驅動信號模塊、選通門控制模塊、循環步進加法器模塊、像增強器增益控制模塊連接構成。激光器驅動信號模塊的驅動電平信號輸出端與選通門控制模塊的觸發信號輸入端及脈沖激光器驅動信號輸入端相連接，選通門控制模塊的選通電平信號輸出端與像增強器增益控制模塊的觸發信號輸入端及ICCD的觸發信號輸入端相連接，循環步進加法器模塊的數據輸出端與選通門控制模塊數據輸入端及像增強器增益控制模塊的數據輸入端相連接，像增強器增益控制模塊的增益控制信號輸出端與像增強器增益輸入端相連接。

所述激光器驅動信號模塊，由一個16位延時計數器和一個16位脈寬計數器構成，分別通過延時值輸入端和脈寬值輸入端輸入延時數據和門寬數據；

所述選通門控制模塊，由一個16位距離延時計數器、一個16位門寬延時計數器以及一個D觸發器構成。16位距離延時計數器的數據輸入端與循環步進加法器模塊的數據輸出端相連接，16位距離延時計數器的使能信號輸出端與D觸發器使能端相連接，16位門寬延時計數器的使能信號端與D觸發器的清零信號端相連接；

所述循環步進加法器模塊，由一個16位循環加法計數器構成，分別通過距離延時初值端、最小步進時間端和步進值端輸入距離延時初值、最小步進時間和步進值；

所述像增強器增益控制模塊，由一個16位比較器構成。通過與距離延時計數器的數據輸入端相連接，輸入比較值數據；

其中，所述16位距離延時計數器、16位門寬延時計數器分別由一個低8位計數器和一個高8位計數器連接構成。輸入的16位數據分成低八位和高八位，分別連接低8位計數器和高8位計數器數據輸入端。

本發明通過同步控制激光器驅動信號模塊、選通門控制模塊和像增強器增益控制模塊，并使其按照預先置入的延時數據和門寬數據，以及距離延時初值、最小步進時間和步進值進行工作，以達到分別對脈沖激光器、ICCD攝像機的選通門寬及像增強器的增益進行同步控制的目的。

(3)優點及效果

1、本循環步進同步控制電路利用FPGA處理速度快、資源豐富的優勢，采用并行工作的方式，對激光器驅動信號模塊、選通門控制模塊、像增強器增益控制模塊進行精確的同步控制，解決了傳統同步控制電路僅同步控制脈沖激光器、ICCD攝像機的選通門的開啟，而導致對不同距離目標成像的照度不均勻的問題；

2、本循環步進同步控制電路通過在FPGA內部建立的循環步進加法器模塊，控制選通門控制模塊的步進延時，實現了對目標分段成像，進一步減少了后向散射對成像的影響；

3、本循環步進同步控制電路通過同步控制選通門控制模塊和像增強器增益控制模塊的工作，對各成像段進行相應的增益調節，使各段所成像照度均勻；