CN111596282A - 一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统 - Google Patents

一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统，通过获取激光回波信号的峰值，并根据该峰值的幅度设置激光器的激励电源，实现随着激光回波信号的幅度逐渐增大不断减小激励电源，从而避免因与目标间的距离接近时回波信号经放大后幅值过大的问题；同时，与现有技术中在放大电路采用闭环的自动增益控制电路相比，能够避免自动增益控制回路电路对脉冲信号控制时的延时响应，控制方式简单，实现成本交低。

Description

一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统
技术领域
本发明属于激光测距技术领域，具体涉及一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统。
背景技术
从激光测距发明至今，国内外大量公司和科研单位不断对其进行深入研究，各类型号的激光测距在军用领域和民用领域广泛应用。
在现有激光测距产品中，用户使用时测量的距离范围事先是不确定的，为了保证能够测量最远距离，测距系统中激光器发射的激光脉冲峰值一般都取恒定的最大值。在同样的发射功率条件下，光电探测器接收到的反射回波的峰值功率主要与被测物的反射系数以及被测物距离有关，对相同距离但反射系数相差较大的被测物，其激光回波信号功率会有较大差别。同时，对反射系数相同的被测物，激光回波信号功率与探测距离的平方成反比，因此远距离回波功率和近距离回波功率将会有很大差距，这会降低测量精度。
此外，为了保证远距离和近距离回波都在信号处理系统处理范围内，现有技术中采用的后级放大电路通常采用闭环的自动增益控制电路，而一般的闭环自动增益控制电路，需要检测输出信号的平均功率，因此，需要一定的响应时间，无法实现对回波信号的实时控制，同时，当被测物反射系数突然变化，或者被测物距离突然变化时，相邻的放大后的回波信号幅值仍然会有较大差异。
综上所述，针对引信激光测距应用场合需要探测系统处理速度足够快的需求，现有技术存在回波信号幅值过大、测量精度低、处理速度慢、响应时间长及成本高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统，能够实现基于回波信号特征的回波信号幅度自动调整。
本发明提供了一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统，包括接收单元、发射单元和处理器；
所述接收单元包括光电探测器、接收放大电路、峰值保持电路和A/D转换器，所述光电探测器接收到回波信号后，将所述回波信号传输到所述接收放大电路，所述峰值保持电路将放大后的回波信号转变为持续电压信号；所述A/D转换器采集所述持续电压信号，得到所述回波信号幅度值，并将所述回波信号幅度值传输给所述处理器；
所述处理器根据所述回波信号幅度值与设定的回波电压阈值的关系设置控制电压，并将所述控制电压输出到所述发射单元；所述处理器将周期脉冲信号输出到所述发射单元，所述周期脉冲信号的频率大于或等于5KHz；
所述发射单元包括激光器、射随器、发射放大电路、D/A转换器、I/O接口和脉冲功率激励电路，所述控制电压经过所述D/A转换器传输至所述发射放大电路进行放大形成激光器工作电压，所述射随器将所述激光器工作电压传输至所述激光器；所述I/O接口将所述周期脉冲信号传输至所述脉冲功率激励电路，所述脉冲功率激励电路生成激励脉冲，并将所述激励脉冲传输至所述激光器。
进一步地，所述处理器根据回波信号幅度值与设定的回波电压阈值的关系设置控制电压的方式为：
当所述回波信号幅度值大于所述回波电压阈值的最大值时，所述处理器将所述控制电压调整为设定的工作电压最大值，如果接收的下一个回波信号幅度值仍大于所述回波电压阈值的最大值，则所述处理器按照设定的步进降低所述控制电压；
当所述回波信号幅度值小于所述回波电压阈值的最小值时，所述处理器将所述控制电压调整为设定的工作电压最小值，如果接收的下一个回波信号幅度值仍小于所述回波电压阈值的最小值，则所述处理器按照设定的步进提高所述控制电压；
当所述回波信号幅度值小于或等于所述最大值、大于或等于所述最小值时，所述处理器将所述控制电压调整为设定的额定工作电压值。
进一步地，所述接收放大电路和发射放大电路分别包括前置放大电路和主放大电路。
有益效果：
本发明通过获取激光回波信号的峰值，并根据该峰值的幅度设置激光器的激励电源，实现随着激光回波信号的幅度逐渐增大不断减小激励电源，从而避免因与目标间的距离接近时回波信号经放大后幅值过大的问题；同时，与现有技术中在放大电路采用闭环的自动增益控制电路相比，能够避免自动增益控制回路电路对脉冲信号控制时的延时响应，控制方式简单，实现成本交低。
附图说明
图1为本发明提供的一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统，其主要思想是：利用放大电路和峰值保持电路获取回波脉冲信号的幅度，处理器判定回波幅度范围，并根据回波幅度的大小调整控制电压的输出，经放大后的控制电压作为激光器的工作电压，进而实现对激光器发射功率的控制。
本发明提供的一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统，其结构如图1所示，包括接收单元、发射单元和处理器，其中，接收单元用于接收回波信号，并对回波信号进行处理得到回波信号的幅度值，并将该幅度值传输给处理器；处理器用于根据回波信号的幅度值设定输出的控制电压，实现对发射单元的激光器输出功率的控制，并且向发射单元输出周期脉冲信号；发射单元，用于以经过放大的控制电压为工作电压、以周期脉冲信号作为激励脉冲对外发射激光脉冲。
具体来说，接收单元包括光电探测器、接收放大电路、峰值保持电路和A/D转换器，光电探测器接收到回波信号后，将回波信号传输到接收放大电路；接收放大电路将放大后的回波信号传输到峰值保持电路；峰值保持电路将放大后的回波信号转变为持续电压信号；A/D转换器对持续电压信号进行采集，得到回波信号的幅度值，并将该幅度值传输给处理器。
处理器根据回波信号的幅度值与设定的回波电压阈值的关系设置控制电压，再将控制电压输出到发射单元，同时，处理器将周期脉冲信号输出到发射单元。针对引信激光测距的应用场合，由于探测系统与目标的距离是逐渐减小的，而且弹药速度比较高，因此需要探测系统处理速度足够快，由此为了能够实现与目标近距离内的回波幅度自动调整，周期脉冲信号的频率应设定为不小于5KHz。
处理器根据回波信号的幅度值与设定的回波电压阈值的关系设置控制电压的具体过程为：当回波信号幅度值大于回波电压阈值的最大值时，处理器将控制电压调整为设定的工作电压最大值，这种情况下，如果接收到的下一个回波信号幅度值仍大于回波电压阈值的最大值，则处理器将按照设定的步进进一步降低控制电压，直到后续接收到的回波信号幅度值等于或小于回波电压阈值的最大值；
当回波信号幅度值小于或等于回波电压阈值的最大值时，处理器将控制电压调整为设定的额定工作电压值；
当回波信号幅度值小于回波电压阈值的最小值时，处理器将控制电压调整为设定的工作电压最小值，这种情况下，如果接收的下一个回波信号幅度值仍小于回波电压阈值的最小值，则处理器将按照设定的步进提高控制电压，即此时的控制电压应为再上一轮输出的控制电压的基础上增加步进的电压值，直到后续接收到的回波信号幅度值等于或大于回波电压阈值的最小值；
当回波信号幅度值大于或等于回波电压阈值的最小值时，处理器将控制电压调整为设定的额定工作电压值。
其中，接收放大电路和发射放大电路，均可包括前置放大电路和主放大电路。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种脉冲激光测距回波幅度自动调整系统，其特征在于，包括接收单元、发射单元和处理器；
所述接收单元包括光电探测器、接收放大电路、峰值保持电路和A/D转换器，所述光电探测器接收到回波信号后，将所述回波信号传输到所述接收放大电路，所述峰值保持电路将放大后的回波信号转变为持续电压信号；所述A/D转换器采集所述持续电压信号，得到所述回波信号幅度值，并将所述回波信号幅度值传输给所述处理器；
所述处理器根据所述回波信号幅度值与设定的回波电压阈值的关系设置控制电压，并将所述控制电压输出到所述发射单元；所述处理器将周期脉冲信号输出到所述发射单元，所述周期脉冲信号的频率大于或等于5KHz；
所述发射单元包括激光器、射随器、发射放大电路、D/A转换器、I/O接口和脉冲功率激励电路，所述控制电压经过所述D/A转换器传输至所述发射放大电路进行放大形成激光器工作电压，所述射随器将所述激光器工作电压传输至所述激光器；所述I/O接口将所述周期脉冲信号传输至所述脉冲功率激励电路，所述脉冲功率激励电路生成激励脉冲，并将所述激励脉冲传输至所述激光器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器根据回波信号幅度值与设定的回波电压阈值的关系设置控制电压的方式为：
当所述回波信号幅度值大于所述回波电压阈值的最大值时，所述处理器将所述控制电压调整为设定的工作电压最大值，如果接收的下一个回波信号幅度值仍大于所述回波电压阈值的最大值，则所述处理器按照设定的步进降低所述控制电压；
当所述回波信号幅度值小于所述回波电压阈值的最小值时，所述处理器将所述控制电压调整为设定的工作电压最小值，如果接收的下一个回波信号幅度值仍小于所述回波电压阈值的最小值，则所述处理器按照设定的步进提高所述控制电压；
当所述回波信号幅度值小于或等于所述最大值、大于或等于所述最小值时，所述处理器将所述控制电压调整为设定的额定工作电压值。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收放大电路和发射放大电路分别包括前置放大电路和主放大电路。
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