[发明专利]数字控制的乒乓结构的峰值保持和自动放电电路

说明书

本发明涉及峰值采样测量领域，为提出一种数字控制的乒乓结构的峰值保持和自动放电电路。该种电路能够实现多次密集回波信号峰值的保持和自动放电，并降低对后级AD转换电路转换速度的要求。为此，本发明采取的技术方案是，数字控制的乒乓结构的峰值保持和自动放电电路，由上升沿检测模块、移位控制模块、控制器、AD转换模块以及N路峰值保持和自动放电电路构成，路峰值保持和自动放电电路包括反相器、跨导型峰值保持模块、通道开关、放电开关和2个驱动模块。本发明主要应用于峰值采样测量场合。

技术领域

本发明涉及峰值采样测量领域，尤其是涉及激光测距回波峰值采样测量领域。具体讲,涉及数字控制的乒乓结构的峰值保持和自动放电电路。

背景技术

激光雷达从出现至今，被广泛应用于三维形貌测量、无人机避障和无人驾驶汽车等领域，其中最为突出的是民用领域无人驾驶汽车方面的应用。随着无人驾驶技术的不断发展成熟，其对激光雷达测距量程、角度分辨率、测距精度等指标也不断提高，除此之外，无人驾驶技术对激光雷达的要求也不再局限于距离测量方面，被测物的识别技术越来越受到人们的关注。

然而在激光测距过程中，由于发射的激光光束是单色激光，光电探测器也有一定的波段限制，因此对目标的识别不能依靠其颜色等信息，只能通过检测反射回波的单色灰度值，即反射回波强度来确定目标物体的反射率，依据不同的反射强度对被测物进行分类，进而实现目标的识别。因此，激光雷达应在获得激光脉冲飞行时间的同时，获得相应激光回波的强度信息。

为保留回波强度信息并实现回波强度的采集，目前常用的方法是设计峰值保持电路，将回波的峰值保持一段时间，进行模拟数字转换(以下简称AD转换)，以获得回波强度信息，进而得到目标回波的单色灰度值。同时，峰值保持电路应在AD转换完成后实现自动放电，为下一个峰值的保持做好准备。但是当被测物为树木或半透明障碍物等时，同一个发射光束会得到超过两次回波，为了保证目标识别的准确性，应采集不少于两次回波脉冲的峰值强度信息。而同一个发射脉冲的多次回波往往具有非常小的时间间隔，假设当相邻两次回波测得的不同被测物相距3m时，这两次回波的时间间隔为20ns。目前对连续脉冲峰值的采样的一般方案是通过单片机进行控制，即当AD转换完成时，单片机控制峰值保持电路进行放电。为了采集到这种时间间隔极短的多次回波的强度信息，对AD转换速度和单片机处理速度提出了极高的要求，更重要的是，传统的峰值保持电路几乎无法实现对多次密集回波的相邻两次脉冲峰值的保持。目前也有学者提出一种“数字+模拟”结构峰值保持电路来解决这个问题，其利用多片D触发器芯片实现保持通道的切换，但其电路结构复杂，所需D触发器芯片数量较多，且不易于级联。

因此，为了提高激光雷达目标识别的准确度，兼顾电路成本、可行性以及可拓展性，设计一种数字控制的乒乓结构的峰值保持和自动放电电路。

发明内容

为克服现有技术的不足，针对激光测距回波多次、密集的特点，本发明旨在提出一种数字控制的乒乓结构的峰值保持和自动放电电路。该种电路能够实现多次密集回波信号峰值的保持和自动放电，并降低对后级AD转换电路转换速度的要求。为此，本发明采取的技术方案是，数字控制的乒乓结构的峰值保持和自动放电电路，由上升沿检测模块、移位控制模块、控制器、AD转换模块以及N路峰值保持和自动放电电路构成，路峰值保持和自动放电电路包括反相器、跨导型峰值保持模块、通道开关、放电开关和2个驱动模块；其中：

上升沿检测模块检测到经放大后的电压脉冲信号，其输出信号使移位控制模块第1位输出V_out1为高；

进一步地，移位控制模块第1位输出V_out1通过第1路峰值保持和自动放电电路内反相器和一个驱动模块使放电开关不导通，此时第1路峰值保持和自动放电电路内跨导型峰值保持模块保持脉冲峰值，获得第1个脉冲的峰值并保持一段时间；

进一步地，上升沿沿检测模块检测到经放大后的电压脉冲信号第二个上升沿，其输出信号使移位控制模块第2位输出V_out2为高，且不改变其他位输出；