[发明专利]一种脉冲激光回波信号调理电路及脉冲式激光扫描系统

说明书

本发明公开了一种脉冲激光回波信号调理电路，其包括有：饱和信号检测与自复位单元，用于当脉冲激光回波信号的宽度和幅度达到预设值时输出锁定状态的电平信号，当下一脉冲激光发射信号输入结束后输出复位状态的电平信号；时间衰减控制信号产生单元，用于根据所述饱和信号检测与自复位单元的输出信号产生衰减因子为M＝4π×(t×C)²的控制信号；可调衰减器单元，用于衰减脉冲激光回波信号的幅度；阻抗变换单元，用于对其输入端和输出端进行阻抗匹配；限幅放大器单元，用于将其输入的模拟信号转换成数字信号后输出。本发明能获得最佳信噪比，后级信号衰减比例可调，可提高测量距离和测距精度。

技术领域

本发明涉及激光雷达、激光扫描仪、激光测距仪等设备，尤其涉及一种脉冲激光回波信号调理电路及脉冲式激光扫描系统。

背景技术

脉冲式激光扫描仪是在发射时开始计时，并利用近外红激光照射到目标后反射回来，再通过接收镜把光信号转换成电信号，该电信号作为计时的结束信号，可计算激光在空中飞行的时间，再根据飞行时间计算出目标的距离，是目前一种最快速测距的方法。发射及接收装置与可以旋转的反射镜组合在一起，随着反射镜旋转，可以在非常短的时间完成线阵式的距离测量，搭配飞机、无人机、车载，可以快速的对地形、建筑物、隧道、大型设备的表面进行测量、建模，在地质勘探、土方测量、植被覆盖率测量、电力巡线、公路平整度测量方面都有广泛应用。脉冲式激光扫描仪工作在人眼不可见的近红外波段，光线对其影响不明显，隐蔽性好，在激光制导、战术测距也有大量使用。

脉冲式激光扫描仪国内在民用领域起步比较晚，主要受制于大功率窄脉冲激光器的制造以及脉冲激光回波信号处理难度大。回波信号在远近不同距离时，激光能量相差几个数量级，信号不易处理，回波信号处理不好，测量到的激光飞行时间误差大，影响到测量的精度，所以对激光回波信号的处理以及回波信号转换成数字信号并准确提取激光到达的时间，是非常重要的。目前国内的脉冲式激光扫描仪，在测量距离上比较近，测量精度上误差比较大，对脉冲激光回波信号处理采用的方法包括：1、采用固定增益式回波处理电路；2是采用前端光电转换电路采用小增益，后级再采用可调增益放大器方法；3采用自动增益式回波处理电路。其中：

方法1，固定增益法。在满足较强近距离信号不能失真和过饱和条件，远距离的信号会太小以至后级数字甄别电路识别出，测距比较近。远近不同距离时信号幅值差别很大，后级的数字甄别电路提取的信号信息精度低。

方法2，采用前端增益较小的光电转换电路，后级再使用可调增益的放大器方法，因为回波信号的信噪声比主要由前级电路决定，前级增益越大，信噪比越高。后级增益增益时，噪声也会被放大。该方法实施的电路，远处回波的噪声大于近处的回波的噪声。时间甄别电路对远近不同回波信号，提取的时间信息精度也不高。后级增益增加了噪声，测到飞点也会多。

方法3，采用自动增益式回波处理电路，由于激光扫描仪的激光发出时是经过旋转反射镜发射的，连续两次的激光照射到目标是不同的，并不能以前次的激光回信强度来判定这一次激光回波强度，自动增益控制的方法在距离层次差别大的交界处丢失近距离目标的距离信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种能获得最佳信噪比、后级信号衰减比例可调、可提高测量距离、测距精度高的脉冲激光回波信号调理电路及脉冲式激光扫描系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。