[发明专利]基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法

说明书

本发明提供了一种基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达和时刻鉴别方法，时刻鉴别装置包括：信号接收放大电路、阈值信号产生电路、加法电路和信号控制及处理电路；信号控制及处理电路采用FPGA芯片实现，包括LVDS接口和内部比较电路；所述内部比较电路用于对LVDS接口的正端和负端输入的信号进行作差比较处理，内部比较电路的输出端用于将作差比较处理结果以数字逻辑信号的形式输出。本发明提供的基于激光雷达的时刻鉴别装置将阈值信号产生电路产生的阈值信号以及信号接收放大电路输出的放大后的模拟信号直接连接到FPGA的LVDS接口上，由FPGA芯片本身进行作差处理以及模数转换，从而使得整个时刻鉴别装置的电路结构较为简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及时刻鉴别技术领域，具体涉及一种基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法。

背景技术

脉冲式激光测距是通过测量激光从发射到返回之间的飞行时间来实现距离的测量。由于激光的速度特别快，所以发射和接收到激光脉冲之间的飞行时间间隔非常小，再加上被测目标反射面散射和角度的影响，以及电子元器件和芯片存在的固有误差，测量到的激光飞行时间误差较大。而空间的电磁波干扰、电路中的固有噪声以及电气干扰更加大了激光测距的精度误差。

时刻鉴别电路作为激光测距系统的一个重要组成部分，主要将返回的激光回波信号转变为一个带有时间信息的数字信号。目前主要的时刻鉴别方法包括前沿时刻鉴别法、恒比定时时刻鉴别法以及高通容阻时刻鉴别法。常用的前沿时刻鉴别法将放大电路输出的放大信号与一个固定的阈值连接到一个比较器上，比较器输出的数字信号接入处理器进行起止时刻的获得，该种方式由于在放大信号与处理器之间加入了比较器，引入了元器件的噪声，故会影响时刻鉴别的准确度；另外常用的一种前沿时刻鉴别获取方法是在放大电路和处理器之间加入一个AD转换芯片，将模拟信号转换为数字信号，再连接到处理器进行时刻获取，该种方式增加的AD转换芯片成本高，且进入处理器后的处理较为复杂麻烦。

针对上述存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于激光雷达的时刻鉴别装置、激光雷达及时刻鉴别方法，本发明提供的基于激光雷达的时刻鉴别装置将阈值信号产生电路产生的阈值信号以及信号接收放大电路输出的放大后的模拟信号直接连接到FPGA的LVDS接口上，由FPGA芯片本身进行作差处理以及模数转换，从而使得整个时刻鉴别装置的电路结构较为简单，易于实现。

具体地，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于激光雷达的时刻鉴别装置，包括：信号接收放大电路、阈值信号产生电路、加法电路和信号控制及处理电路；

其中，所述信号接收放大电路用于接收激光回波信号，并对接收的激光回波信号进行差分放大处理，输出极性相反的两路差分信号；所述信号接收放大电路的第一输出端与所述加法电路的第一输入端连接，所述信号接收放大电路的第二输出端与所述加法电路的第二输入端连接，所述阈值信号产生电路的第一输出端与所述加法电路的第三输入端连接，所述阈值信号产生电路的第二输出端与所述加法电路的第四输入端连接；

所述加法电路用于对所述加法电路的第一输入端以及第三输入端输入的信号进行叠加后经所述加法电路的第一输出端输出，所述加法电路还用于对所述加法电路的第二输入端以及第四输入端输入的信号进行叠加后经所述加法电路的第二输出端输出；

所述加法电路的第一输出端与所述信号控制及处理电路的第一输入端连接，所述加法电路的第二输出端与所述信号控制及处理电路的第二输入端连接，所述信号控制及处理电路用于对所述信号控制及处理的第一输入端以及第二输入端输入的信号进行作差比较处理后将作差比较结果以数字逻辑信号的形式输出；