[发明专利]一种基于脉冲式激光测距的回波补偿系统

权利要求书

1.一种基于脉冲式激光测距的回波补偿系统，其特征在于：包括高压发生电路，高压检测电路，温度检测电路，APD ，I/V转换电路，增益放大电路，恒比定时电路，数字滤波电路，时差测量电路和由高速FPGA为核心控制的主控制器；

所述高压发生电路与所述主控制器连接，在所述主控制器的控制下产生可调高压直流电压，其电压输出端与所述APD的反向端连接，以保证所述APD反偏电压的稳定性；

所述APD为高速雪崩光电二极管，用于探测物体反射光，并将光信号转换成电流信号，其电流信号的输出端与所述I/V转换电路连接，所述温度检测电路与所述主控制器连接，用于检测所述高速雪崩光电二极管的温度变化，并将所检测的温度信息实时传送至所述主控制器，所述高压检测电路分别与所述高压发生电路和所述主控制器连接，用于采集所述高速雪崩光电二极管上端的高压信息，并将所采集到的高压信息反馈给所述主控制器，所述主控制器根据所述温度检测电路所传送的温度信息对所述高速雪崩光电二极管进行高压补偿，并且根据所述高压检测电路所反馈的高压信息控制所述高压发生电路的高压输出大小，从而使所述高速雪崩光电二极管在各种环境温度下均能保持最佳工作状态，使得高速雪崩光电二极管在不同环境温度下都能具有最佳的增益，从而更好的保证接收回波的稳定性；

所述I/V转换电路将来自所述APD的电流信号转换成电压信号，其电压信号输出端与所述增益放大电路的输入端连接，所述增益放大电路输出端与所述恒比定时电路输入端连接，将放大后的电压信号输入至所述恒比定时电路，所述恒比定时电路将由所述增益放大电路输入的电压信号分离出脉冲激光飞行时差信号和回波脉冲宽度信号，所述恒比定时电路的输出端与所述数字滤波电路的输入端连接，用于将所述脉冲激光飞行时差信号和所述回波脉冲宽度信号传送至所述数字滤波电路，所述数字滤波电路有两个输出端，并且分别与所述主控制器和所述时差测量电路连接，所述数字滤波电路用于将接收到的所述脉冲激光飞行时差信号和所述回波脉冲宽度信号进行滤波处理后传送至所述主控制器，所述时差测量电路对所述数字滤波电路进行滤波处理后的所述脉冲激光飞行时差信号和所述回波脉冲宽度信号进行测量，并将测量后的数据传送至所述主控制器，所述主控制器控制和读取所述时差测量电路的数据后，并根据该数据进行修正和补偿，将回波脉冲信号宽度转换成信号宽度距离值Stw；

当回波脉冲信号宽度变窄时，计算出的Stw值也会随之变小，但距离误差将会变大，因此，不同的Stw值对应的距离误差也不一样，将这些误差预先测出并存储在Fn{Stw}数组中，主控制器根据实时信号宽度距离值与存储在Fn{Stw}数组中的值进行比较，再根据相应的回波脉冲信号宽度对其信号宽度距离值Stw进行修正，得到宽度修正值W，修正公式为：

W=Fn{Stw} 式四

于是，W=b-k*Stw 式五

并且，k=Fn{Stw[n+1]}-Fn{Stw[n]}，且W≥0； 式六

其中，b为当前回波脉冲信号宽度对应的补偿宽度最大值，k为当前回波脉冲信号宽度对应的补偿系数，Stw[n] 为宽度误差查询表，n为当前回波脉冲信号宽度值的整数，Stw为当前的回波脉冲信号宽度距离值；

由于电信号在硬件电路传输过程中会有延时现象，所以就会出现一个延时误差，而这个误差是固定的，所以最终测量距离换算公式为：

D=C*Tu/2-Dt-W 式七

D为修正后的测量距离，单位为m，Dt为固定延时误差，单位为m，C为光速分辨率，W为宽度修正值，单位为m，Tu为激光发射触发信号到返回信号上升沿时刻。

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲式激光测距的回波补偿系统，其特征在于：所述高压发生电路在所述主控制器的控制下产生电压范围为100V-200V的可调高压，其可调电压分辨率为0.5V。

3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲式激光测距的回波补偿系统，其特征在于：所述时差测量电路的测量精度为10ps，可同时测量脉冲激光飞行时差信号和回波脉冲宽度信号。