[發明專利]一種測距信號處理方法及信號處理電路

有效

• 申請號: 202110456723.2
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113341428B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 袁學文;葉一東;謝川林;顧靜良;劉章文;李正東;周志強;歐龍
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: G01S17/48
• 分類號: G01S17/48
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉世權

本發明公開了一種測距信號處理方法及信號處理電路，該方法具體為，S1：接收目標回光信號；S2：對目標回光信號進行可變增益放大；S3：可變增益放大后的目標回光信號經過比較器后輸出包含噪聲信號的回光信號；S4：通過數字信號處理，在包含噪聲信號的回光信號中提取回光信號，根據出光信號和回光信號的計時時刻得到目標距離。本發明通過同一個目標的回光信號計時終點時刻的相關性以及噪聲信號與回光信號計時終點時刻的不相關性，數字處理方法從噪聲中提取目標回光信號而得到目標距離，在激光功率一定的情況下提高測量距離。

技術領域

本發明屬于激光測距技術領域，尤其涉及一種測距信號處理方法及信號處理電路。

背景技術

在激光雷達、激光測距系統中，典型測距頻率5Hz～5kHz，在有限的激光發射能量情況下，為了保證足夠的測程，同時滿足適當的準側率、虛警率，測距設備中的雪崩光電二極管(APD)偏置電壓、放大電路的增益、測距接收信號觸發閾值等參數有一個最佳值。為了提高測距系統的測程，如果提高雪崩光電二極管(APD)偏置電壓、提高放大電路的增益、降低測距接收信號觸發閾值，將使得更遠距離反射回來的更弱的回光信號可以被探測，但受限于APD探測器、放大電路的信噪比限制，必然會產生更高的虛警率，難以滿足應用要求。

為了解決這個矛盾，目前國內外較為廣泛采用的一種方法是三脈沖測距法，即一次測距過程中，在很短的時間間隔內(典型ms量級)相繼發射三個激光脈沖，通過信號累加等方法，在增加測程的同時提高信噪比降低虛警率。但這種方法使得激光器的消耗功率增加，增加了散熱負擔，體積和重量增大。

發明內容

本發明的目的在于，為克服現有技術缺陷，提供了一種測距信號處理方法及信號處理電路,通過同一個目標的回光信號計時終點時刻的相關性以及噪聲信號與回光信號計時終點時刻的不相關性，數字處理方法從噪聲中提取目標回光信號而得到目標距離，在激光功率一定的情況下提高測量距離。

本發明目的通過下述技術方案來實現：

本發明提供了一種測距信號處理方法，包括：

S1：接收目標回光信號；

S2：對目標回光信號進行可變增益放大；

S3：可變增益放大后的目標回光信號經過比較器后輸出包含噪聲信號的回光信號；

S4：通過數字信號處理，在包含噪聲信號的回光信號中提取回光信號，根據出光信號和回光信號的計時時刻得到目標距離。

進一步的，可變增益放大的增益為在沒有回光信號時，每次測距在比較器輸出10-100個噪聲信號。

進一步的，提取回光信號具體包括：

S41：將連續三次測距得到的包含噪聲信號的回光信號作為輸入信號；

S42：以激光測距機每次出光信號作為計時起點T₀，目標回光信號作為計時終點T_B，每次測距測得的計時終點時刻為T_B,i，通過T_B,i的相關性在信號中提取出目標的回光時刻T_B。

進一步的，通過T_B,i的相關性在信號中提取出目標的回光時刻T_B具體為：

設允許的測距誤差換算成時間為△T_V，定義第i次測距在比較器輸出的脈沖序列是X_i，定義x_i,j是X_i中第j個脈沖的上升沿時刻，以出光時刻作為時刻0，其中j＝0～n-1，n是X_i中包含的脈沖個數，取第i次測距的前兩次測距得到的脈沖序列X_i-1,X_i-2，按下列步驟計算：A：計算序列X_i,X_i-1，對于每一個x_i,j，計算