[發明專利]一種激光回波探測信息處理系統

在審

• 申請號: 202110056258.3
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112881996A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 馮志輝;岳永堅;劉恩海;周向東;袁林晨;代冬軍;顏坤;李偉雄
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01S7/4861
• 分類號: G01S7/4861;G01S7/4865;G01S7/487;G01S17/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

1.一種激光回波探測信息處理系統，其特征在于，包括：QAPD探測模塊、噪聲補償模塊、前置放大模塊、二分配模塊、自動增益模塊、峰值保持模塊、AD轉換模塊、調光組件、測距放大模塊、時刻鑒別電路、測時電路和數字處理電路，所述噪聲補償模塊、所述QAPD探測模塊、所述前置放大模塊、所述二分配模塊、所述自動增益模塊、所述峰值保持模塊、所述AD轉換模塊和所述數字處理電路依次連接，所述二分配模塊、所述測距放大模塊、所述時刻鑒別電路、所述測時電路和所述數字處理電路依次連接；

所述噪聲補償模塊用于控制所述QAPD探測模塊的增益，所述調光組件用于將目標發出的光調節至所述QAPD探測模塊進行探測，所述前置放大模塊用于將所述QAPD探測模塊的光信號轉換為電信號并將所述電信號進行放大，所述前置放大模塊將放大后的電信號經所述二配模塊分為兩路信號，其中一路信號依次傳遞至所述測距放大模塊和所述時刻鑒別電路，將所述時刻鑒別電路提取主回波到來的時刻，所述測時電路對所述時刻進行解算得到光脈沖飛行時間；另一路信號依次經過所述自動增益模塊、所述峰值保持模塊和所述AD轉換模塊得到激光回波脈沖幅值數字信號，所述數字處理電路根據所述激光回波脈沖幅值數字信號和所述的光脈沖飛行時間對所述調光組件和所述自動增益放大模塊進行控制。

2.根據權利要求1所述的激光回波探測信息處理系統，其特征在于，所述QAPD探測模塊采用四象限雪崩光電探測器。

3.根據權利要求1所述的激光回波探測信息處理系統，其特征在于，所述噪聲補償模塊包括四路噪聲補償電路，各所述噪聲補償電路包括測溫傳感器U1、測溫放大器U2、測溫調理放大器U3、高壓放大器U4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5和電阻R6，所述測溫傳感器U1的輸出端分別與所述電阻R1的一端、所述測溫放大器U2的一個輸入端相連，所述測溫放大器U2的輸出與所述測溫放大器U2的另一個輸入端相連，構成電壓跟隨器，所述測溫放大器U2的輸出端均與所述測溫調理放大器U3的一個輸入端、所述電阻R4的一端相連，所述測溫放大器U2的另一個輸入端分別與所述電阻R2和所述電阻R3相連，所述測溫放大器U2的輸出端分別與所述電阻R3的另一端、所述高壓放大器U3的基極相連，所述高壓放大器U4的發射極通過所述電阻R6與地相連，所述高壓放大器U4的集電極通過所述電阻R5上拉至一個固定的高壓ADP_Hv，最終所述高壓放大器U4的集電極輸出隨溫度變化的高壓。

4.根據權利要求1所述的激光回波探測信息處理系統，其特征在于，所述前置放大模塊包括四路前置放大電路，各所述前置放大電路包括隨溫度變化的高壓APD_Hv、雪崩光電探測器第一象限光電二極管、電容C1、電阻R7、電阻R8、放大器U5，所述雪崩光電探測器第一象限光電二極管的反向端與所述高壓ADP_Hv連接，所述雪崩光電探測器第一象限光電二極管的正向端、所述電容C1的一端、所述電阻R7的一端與所述放大器U5的一輸入端連接，所述電容C1的另一端、所述電阻R7的另一端與所述放大器U5的輸出端連接，所述電阻R8的一端與所述放大器U5的另一輸入端連接，所述電阻R8的另一端接地。

5.根據權利要求1所述的激光回波探測信息處理系統，其特征在于，所述峰值保持模塊包含四路峰值保持電路，各所述峰值保持電路包括放大器A1、放大器A2、電阻、二極管和電容，所述電阻的一端、所述二極管的正向端、所述放大器A1的一輸入端均與所述放大器A1的輸出端連接，所述電阻的另一端、所述放大器A2的一輸入端均與所述放大器A2的輸出端連接，所述放大器A1的另一輸入端接收所述自動增益放大模塊輸出的窄脈沖信號脈沖信號；所述電容的一端和所述二極管的反向端與所述放大器A2的另一輸入端連接，所述電容的另一端接地，所述放大器A2保持窄脈沖信號的峰值，并輸出窄脈沖峰值信號。

6.根據權利要求1所述的激光回波探測信息處理系統，其特征在于，所述調光組件采用光學衰減盤采用步進電機細分控制，所述步進電機軸的一端固定衰減盤，另一端裝有光學碼盤，所述步進電機采用FPGA硬件1024細分PWM驅動，保證衰減控制的均勻性和連續性。

7.根據權利要求1所述的激光回波探測信息處理系統，其特征在于，所述數字處理電路包括中央處理器和現場可編程門陣列電路，所述數字處理電路控制所述AD轉換電路采集所述峰值保持電路得到的激光回波脈沖幅值，得到目標回波強度碼值，所述數字處理電路根據回波強度碼值和目標回波強度碼值的差值，對所述調光組件和所述峰值保持模塊進行控制。