[发明专利]一种双阈值时刻鉴别电路

说明书

 

技术领域

本发明属于激光测量领域，特别是一种双阈值时刻鉴别电路，应用于激光雷达汽车智能防撞，城市建筑和规划，激光近炸引信，激光主动制导等。

背景技术

脉冲式激光测量采用激光器作为光源，以激光作为载波，根据飞行时间原理，通过检测激光发射脉冲与激光回波脉冲之间的时间差来测量距离，具备结构简单，价格低廉，可靠性高，抗干扰性能强，不需要合作目标等优点，在民用和军事上得到了广泛应用。

为了探测激光回波脉冲的到达时刻，一般采用时刻鉴别电路。时刻鉴别的意义在于将激光回波的模拟信号转换为一个具有时间信息的数字逻辑信号。当输入信号的幅值低于某一给定阈值，没有输出信号；而超过这一给定阈值，就输出一个一定幅值的信号。实际情形是，激光回波脉冲在传输过程中容易受到空气中灰尘、烟雾、水汽等物体的衰减和干扰，回波波形会被不同程度地展宽和畸变，经过时刻鉴别电路之后在输出时间上产生差异造成时间抖动。同时回波波形和所探测的目标特性有关，即使是同一目标，同一距离,目标和光路的夹角不同，回波的强度也不相同，导致经过光电转换后的电信号幅度随回波的强度变化而变化，不同幅度经过时刻鉴别电路之后在输出时间上产生差异造成时间游动。

目前主要的时刻鉴别方法包括固定阈值时刻鉴别和定比延时时刻鉴别。固定阈值时刻鉴别电路通过比较激光回波脉冲信号与某一给定阈值的电压大小输出激光回波到达时刻，虽然电路简单，但受幅度时间游动和干扰引起的时间抖动影响明显。定比延时时刻鉴别有效地解决了幅度时间游动，却未曾解决干扰引起的时间抖动。在测量中近距离目标时，回波脉冲强、信噪比高，定比延时时刻鉴别的精度很高，但是测量远距离目标时，回波脉冲往往很弱、信噪比低，干扰引起的时间抖动影响明显，时刻鉴别精度降低。为了能够同时解决幅度时间游动和干扰引起的时间抖动，有必要对上述时刻鉴别电路进行改进和创新。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种双阈值时刻鉴别电路，保证时刻鉴别精度，有效地提高了脉冲式激光测距的测量精度。

实现本发明目的技术方案为：一种双阈值时刻鉴别电路，包括过零时刻鉴别单元、预鉴别单元和阈值自适应单元，过零时刻鉴别单元将激光回波脉冲信号转换为双极性脉冲信号，并提取其过零点时刻作为激光回波到达时刻；预鉴别单元对激光回波脉冲信号进行前沿时刻鉴别，避免噪声或干扰引起过零时刻鉴别单元的误触发；阈值自适应单元自动调节预鉴别单元的参考阈值大小，避免阈值太大引起预鉴别单元的漏检测。

过零时刻鉴别单元由微分电路和过零比较电路组成，微分电路将激光回波脉冲信号转化为双极性的脉冲信号，过零比较电路提取双极性脉冲信号并输出过零点时刻，该过零点时刻即激光回波到达时刻。预鉴别单元由前沿比较电路和脉冲展宽电路组成，前沿比较电路通过比较激光回波脉冲信号和参考阈值的幅值大小输出使能信号，该使能信号用于对过零时刻鉴别单元的过零比较电路进行使能操作，避免噪声或干扰引起过零时刻鉴别单元的误触发，由于该使能信号脉冲宽度较窄，脉冲展宽电路对其进行展宽。阈值自适应单元由系统控制电路和阈值调节电路组成，系统控制电路根据激光回波到达时刻输出相应的控制量，阈值调节电路根据系统控制电路输出的控制量改变参考阈值大小。

本发明与现有技术相比，其显著优点：采用一种双阈值时刻鉴别电路，包括以零电平作为参考阈值的过零时刻鉴别电路和根据激光回波脉冲幅值大小参考阈值自适应的预鉴别电路，时刻鉴别精度得到了极大地提高，保证了脉冲式激光测距的测量精度，即（1）采用了包括过零时刻鉴别和预鉴别的双阈值时刻鉴别，有效地解决了激光回波脉冲幅度效应引起的时间游动和干扰引起的时间抖动，电路不受噪声和干扰的影响，没有误触发；（2）采用了可编程逻辑器件（CPLD）和多级高频三极管构成的阈值自适应电路，通过CPLD内部编程和高频三极管的开关特性实现了预鉴别电路参考阈值根据激光回波脉冲幅值大小的自适应调节，避免了对激光回波脉冲的漏检测。 

附图说明

图 1 是本发明一种双阈值时刻鉴别电路的构成框图。

图 2 是本发明一种双阈值时刻鉴别电路的波形效果图。

图 3 是本发明过零时刻鉴别单元原理图。

图 4 是本发明预鉴别单元原理图。

图 5 是本发明阈值自适应单元原理图。

具体实施方式