CN114740274A - 一种激光测距信号的脉宽测量方法、装置以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光测距信号的脉宽测量方法、装置以及系统。其中，脉宽测量方法包括：获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；根据高阈值起始时刻和高阈值截止时刻判断激光测距信号的强度等级；根据强度等级选择对应的计算关系对脉宽进行计算测量；其中，计算关系为脉宽与低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻的计算关系。通过本发明的技术方案，以实现直接测量激光脉冲宽度，具有通用性，以及实现了全强度激光脉冲范围内脉冲宽度的精准测量，解决了激光脉冲强度变化导致脉冲宽度测量不准的问题。

Description

一种激光测距信号的脉宽测量方法、装置以及系统

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光测距信号的脉宽测量方法、装置以及系统。

背景技术

随着半导体激光二极管技术的开发，激光的实际应用发生了革命性的变化，半导体激光器测量具有测量精度高、体积小、重量轻、可靠性高、转换效率高、功耗低、驱动电路简单且不易受电磁场干扰等优点。激光器也逐渐从实验室走向工厂，尤其地，包括激光器、激光加工、激光通信等在内的高科技激光产业群已经在全世界范围内基本形成。其中，激光测距技术是以激光器作为光源进行测距的，激光具有单色性好、方向性强、抗干扰能力强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与其他非接触式技术例如微波、超声波、视频等技术相比，激光测距技术其测量精度明显高于其他技术方式。

目前，在激光测距技术中对激光脉冲宽度进行测量时，可以采用激光脉冲高增益放大检测技术方案，但是对于强度较强和强度较弱的激光脉冲，其脉冲宽度检测值明显大于真实值；也可以采用数据拟合补偿检测方案，但是无法经过直接测量得到真实脉宽值，不具有通用性。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种激光测距信号的脉宽测量方法、装置以及系统，以实现直接测量激光脉冲宽度，具有通用性，以及实现了全强度激光脉冲范围内脉冲宽度的精准测量，解决了激光脉冲强度变化导致脉冲宽度测量不准的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光测距信号的脉宽测量方法，包括：

获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；其中，所述低阈值起始时刻为所述激光测距信号的脉冲值第一次达到第一阈值的时刻，所述低阈值截止时刻为所述脉冲值最后一次达到所述第一阈值的时刻，所述高阈值起始时刻为所述脉冲值第一次达到第二阈值的时刻，所述高阈值截止时刻为所述脉冲值最后一次达到所述第二阈值的时刻，所述第二阈值大于所述第一阈值；

根据所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻判断所述激光测距信号的强度等级；

根据所述强度等级选择对应的计算关系对所述脉宽进行计算测量；其中，所述计算关系为所述脉宽与所述低阈值起始时刻、所述低阈值截止时刻、所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻的计算关系。

在一些实施例中，所述根据所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻判断所述激光测距信号的强度等级，包括：

当所述高阈值截止时刻与所述高阈值起始时刻差值大于第一时刻阈值小于等于所述第二时刻阈值时，判断所述激光测距信号处于第一强度等级；

当所述高阈值截止时刻与所述高阈值起始时刻差值大于所述第二时刻阈值时，判断所述激光测距信号处于第二强度等级；

当所述高阈值截止时刻与所述高阈值起始时刻差值小于等于所述第一时刻阈值时，判断所述激光测距信号处于第三强度等级；

其中，所述第一强度等级对应的强度值大于所述第三强度等级对应的强度值且小于所述第二强度等级对应的强度值。

在一些实施例中，所述根据所述强度等级选择对应的计算关系对所述脉宽进行计算测量，包括：

判断所述激光测距信号处于所述第一强度等级或所述第三强度等级时，所述计算关系为所述脉宽等于所述低阈值截止时刻与所述低阈值起始时刻的差值。

在一些实施例中，所述根据所述强度等级选择对应的计算关系对所述脉宽进行计算测量，包括：

判断所述激光测距信号处于所述第二强度等级时，所述计算关系为所述脉宽等于所述高阈值截止时刻与所述低阈值起始时刻的差值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种激光测距信号的脉宽测量装置，包括：

参数获取模块，用于获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；其中，所述低阈值起始时刻为所述激光测距信号的脉冲值第一次达到第一阈值的时刻，所述低阈值截止时刻为所述脉冲值最后一次达到所述第一阈值的时刻，所述高阈值起始时刻为所述脉冲值第一次达到第二阈值的时刻，所述高阈值截止时刻为所述脉冲值最后一次达到所述第二阈值的时刻，所述第二阈值大于所述第一阈值；

强度判断模块，用于根据所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻判断所述激光测距信号的强度等级；

脉宽测量模块，用于根据所述强度等级选择对应的计算关系对所述脉宽进行计算测量；其中，所述计算关系为所述脉宽与所述低阈值起始时刻、所述低阈值截止时刻、所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻的计算关系。

第三方面，本发明实施例还提供了一种激光测距信号的脉宽测量系统，包括：

控制器，所述控制器用于执行如第一方面提供的任一种激光测距信号的脉宽测量方法；

低阈值比较器和第一计时器，所述第一计时器分别与所述低阈值比较器和所述控制器电连接，所述低阈值比较器用于比较所述脉冲值与所述第一阈值，所述第一计时器用于根据所述低阈值比较器的比较结果输出所述低阈值起始时刻和所述低阈值截止时刻至所述控制器；

高阈值比较器和第二计时器，所述第二计时器分别与所述高阈值比较器和所述控制器电连接，所述高阈值比较器用于比较所述脉冲值与所述第二阈值，所述第二计时器用于根据所述高阈值比较器的比较结果输出所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻至所述控制器。

在一些实施例中，所述低阈值比较器的第一比较端接入所述激光测距信号，所述低阈值比较器的第二比较端接入第一阈值参考信号；

所述高阈值比较器的第一比较端接入所述激光测距信号，所述高阈值比较器的第二比较端接入第二阈值参考信号。

在一些实施例中，所述系统还包括：

一级固定增益放大器，所述低阈值比较器的第一比较端通过所述一级固定增益放大器接入所述激光测距信号，所述高阈值比较器的第一比较端通过所述一级固定增益放大器接入所述激光测距信号。

在一些实施例中，一级固定增益放大器，所述低阈值比较器的第一比较端通过所述固定增益放大器接入所述激光测距信号，所述高阈值比较器的第一比较端通过所述固定增益放大器接入所述激光测距信号。

在一些实施例中，所述第一计时器的触发端和所述第二计时器的触发端均与所述低阈值比较器的比较输出端电连接，所述低阈值比较器还用于在所述脉冲值第一次达到所述第一阈值时触发所述第一计时器和所述第二计时器工作。

本发明实施例提供的激光测距信号的脉宽测量方法，通过获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；基于高阈值起始时刻和高阈值截止时刻的差值来判断激光测距信号的强度等级；进一步地，根据强度等级选择对应的计算关系计算脉宽。其中，计算关系为脉宽与低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻的计算关系。由此，可实现直接测量激光脉冲宽度，解决了数据拟合补偿检测方案中非直接测量不具有通用性的问题；同时，采用低阈值和低阈值即双阈值检测方式，由脉冲强度选择脉冲宽度的测量计算关系，实现了全强度激光脉冲范围内脉冲宽度的精准测量，解决了激光脉冲强度变化导致脉冲宽度测量不准的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种激光测距信号的脉宽测量方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种检测到的激光测距信号的波形示意图；

图3为本发明实施例提供了一种激光测距信号的脉宽测量装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种激光测距信号的脉宽测量系统的结构示意图；

图5为激光脉冲多级放大对应的激光测距信号的波形信号示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种激光测距信号的脉宽测量系统的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

近几十年来，电子测量技术飞速发展，为国民经济、科学教育、国防军事的发展做出了重大贡献，随着集成电路的问世，电子测量仪器体积逐渐变小的同时测量范围变的更为宽广、测量精度大为提高。计算机和微电子技术的发展，测量领域和测量范围也不断的拓宽。近几年，新工艺、新材料、新制造技术催生了新一代的电子元器件，同时也促使电子测量技术产生了新概念和新的发展趋势。

尤其地，以激光器作为光源进行激光测距技术得到普遍应用。目前，在相关技术中，激光测距技术方案包括激光脉冲高增益放大检测方案和数据拟合补偿检测方案。

在激光脉冲高增益放大检测方案中，在接收到激光脉冲后，经过较大固定增益放大器处理输出，计算达到检测阈值的脉冲宽度。对于强度较强的激光脉冲，其波后震荡也会放大到检测阈值以上，导致脉冲宽度检测值大于其真实值。对于强度较弱的激光脉冲，其噪声和干扰也会被放大到检测阈值以上，导致脉冲宽度检测值大于其真实值。由此，在激光脉冲高增益放大检测方案中，不能实现在激光脉冲强度变化范围内全部脉宽的精准测量。

在数据拟合补偿检测方案中，同一硬件系统下采集大量测量脉冲宽度和真实脉冲宽度，通过数据分析拟合得到测量脉冲宽度和真实脉冲宽度的补偿表，既测量脉冲宽度加上补偿表上补偿值得出真实脉冲宽度。由于非直接测量得到的真实脉宽，因此对于其他硬件系统不具有通用性。

针对相关技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种激光测距信号的脉宽测量方法。图1为本发明实施例提供的一种激光测距信号的脉宽测量方法的流程示意图。本方法适用于需要对激光测距信号的脉宽进行精准测量的应用场景。本方法可以由本发明实施例提供的激光测距信号的脉宽测量装置来执行，该激光测距信号的脉宽测量装置可以采用软件和/或硬件的方式实现。如图1所示，该方法包括以下步骤：

S201、获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；其中，低阈值起始时刻为激光测距信号的脉冲值第一次达到第一阈值的时刻，低阈值截止时刻为脉冲值最后一次达到第一阈值的时刻，高阈值起始时刻为脉冲值第一次达到第二阈值的时刻，高阈值截止时刻为脉冲值最后一次达到第二阈值的时刻，第二阈值大于第一阈值。

具体地，在对激光测距信号的脉宽进行测量的过程中，分别获取激光测距信号对应的低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻。示例性地，图2为本发明实施例提供的一种检测到的激光测距信号的波形示意图。如图2所示，th1代表高阈值即第二阈值；th2代表低阈值即第一阈值；T21代表低阈值起始时刻，即激光测距信号的脉冲值第一次达到第一阈值th2的时刻；T22代表低阈值截止时刻，即激光测距信号的脉冲值最后一次达到第一阈值th2的时刻；T11代表高阈值起始时刻，即激光测距信号的脉冲值第一次达到第二阈值th1的时刻；T12代表高阈值截止时刻，即激光测距信号的脉冲值最后一次达到第二阈值th1的时刻。其中，第二阈值th1大于第一阈值th2，第二阈值th1对应于高检测阈值，第一阈值th2对应于低检测阈值。

S202、根据高阈值起始时刻和高阈值截止时刻判断激光测距信号的强度等级。

具体地，参照图2，基于S201获取到的高阈值起始时刻T11和高阈值截止时刻T12，通过T12和T11来判断激光脉冲的强度，即根据高阈值起始时刻T11和高阈值截止时刻T12判断激光测距信号的强度等级。

在一些实施例中，根据高阈值起始时刻和高阈值截止时刻判断激光测距信号的强度等级，包括：

当高阈值截止时刻与高阈值起始时刻差值大于第一时刻阈值小于等于第二时刻阈值时，判断激光测距信号处于第一强度等级；

当高阈值截止时刻与高阈值起始时刻差值大于第二时刻阈值时，判断激光测距信号处于第二强度等级；

当高阈值截止时刻与高阈值起始时刻差值小于等于第一时刻阈值时，判断激光测距信号处于第三强度等级。

具体地，可预设第一时刻阈值和第二时刻阈值，第一时刻阈值和第二时刻阈值可根据具体实际需求进行设置，其中，第二时刻阈值大于第一时刻阈值。

基于此，当高阈值截止时刻与高阈值起始时刻差值T12-T11大于第一时刻阈值小于等于第二时刻阈值时，可判断激光测距信号处于第一强度等级；当高阈值截止时刻与高阈值起始时刻差值T12-T11大于第二时刻阈值时，可判断激光测距信号处于第二强度等级；当高阈值截止时刻与高阈值起始时刻差值T12-T11小于等于第一时刻阈值时，可判断激光测距信号处于第三强度等级。其中，第一强度等级对应的强度值大于第三强度等级对应的强度值且小于第二强度等级对应的强度值。

具体地，第一时刻阈值和第二时刻阈值可构成三个不同等级的时刻阈值阶段，包括小于等于第一时刻阈值的第一时刻阈值阶段、大于第一时刻阈值小于等于第二时刻阈值的第二时刻阈值阶段、大于第二时刻阈值的第三时刻阈值阶段。激光测距信号的强度等级越高，激光测距信号的整体脉冲值越大，结合图2所示的激光测距信号的波形可知，激光测距信号位于第二阈值th1上方的波形部分越宽。因此，上述强度等于判断逻辑即当T12-T11处于较小的第一时刻阈值阶段时，可判断激光测距信号的强度较弱，对应第三强度等级；当T12-T11处于中间的第二时刻阈值阶段时，可判断激光测距信号的强度适中，对应第一强度等级；当T12-T11处于较大的第三时刻阈值阶段时，可判断激光测距信号的强度较强，对应第二强度等级。

S203、根据强度等级选择对应的计算关系对脉宽进行计算测量；其中，计算关系为脉宽与低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻的计算关系。

具体地，在S202中可判断出激光测距信号的强度等级，包括第一强度等级、第二强度等级和第三强度等级。当判断激光测距信号处于第一强度等级时，选择对应于第一强度等级的计算关系，对脉宽进行计算测量，从而实现对激光测距信号的脉宽测量；当判断激光测距信号处于第二强度等级时，选择对应于第二强度等级的计算关系，对脉宽进行计算测量，从而实现激光测距信号的脉宽测量；当判断激光测距信号处于第三强度等级时，选择对应于第三强度等级的计算关系，对脉宽进行计算测量，从而实现激光测距信号的脉宽测量。

在一些实施例中，根据强度等级选择对应的计算关系对脉宽进行计算测量，包括：

判断激光测距信号处于第一强度等级或第三强度等级时，计算关系为脉宽等于低阈值截止时刻与低阈值起始时刻的差值。

具体地，参照图2，当判断激光测距信号处于第一强度等级或第三强度等级时，脉宽的计算关系式为：

W1＝T22-T21

W3＝T22-T21

其中，W1代表激光测距信号处于第一强度等级时的脉宽，W3代表激光测距信号处于第三强度等级时的脉宽，T22代表低阈值截止时刻，T21代表低阈值起始时刻。

具体地，参照图2，接收到强度较弱，即对应第三强度等级的激光测距信号后，经过固定增益放大电路，高检测阈值，即第二阈值th1之上输出测量脉冲宽度为零或者为较小值，低检测阈值，即第一阈值th2之上输出真实测量脉冲宽度。接收到强度适中，即对应第一强度等级的激光测距信号后，经过固定增益放大电路，高检测阈值，即第二阈值th1和低检测阈值，即第一阈值th2之上都输出真实脉冲宽度。原因是强度较弱，即对应第三强度等级的激光测距信号，强度较小或者适中或者强度适中，即对应第一强度等级的激光测距信号基本无震荡，因此两种情况下激光测距信号的脉宽均等于T22-T21。在一些实施例中，根据强度等级选择对应的计算关系对脉宽进行计算测量，包括：

判断激光测距信号处于第二强度等级时，计算关系为脉宽等于高阈值截止时刻与低阈值起始时刻的差值。

具体地，参照图2，当判断激光测距信号处于第二强度等级时，脉宽的计算关系式为：

W2＝T12-T21

其中，W2代表激光测距信号处于第二强度等级时的脉宽，T12代表高阈值截止时刻，T21代表低阈值起始时刻。

具体地，参照图2，接收到强度较强，即对应第二强度等级的激光测距信号后，经过固定增益放大电路，需要结合高检测阈值，即第二阈值th1和低检测阈值，即第一阈值th2的数据计算得出真实脉宽，由于强度较大的激光脉冲的震荡被放大，因此低检测阈值输出大于真实脉冲宽度的数据，在测量激光测距信号的真实脉冲宽度时，需要在T22-T21的基础上减去震荡部分，即减去T22-T12的部分，得出上述W2的计算公式。另外，参照上述实施例所述的计算公式，在进行激光测距时，激光测距信号中的震荡都出现在信号下降沿之后，所以无论对应哪种强度等级，种激光测距信号脉宽的计时起点均为T21。

本发明实施例提供的激光测距信号的脉宽测量方法，通过获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；基于高阈值起始时刻和高阈值截止时刻的差值来判断激光测距信号的强度等级；进一步地，根据强度等级选择对应的计算关系计算脉宽。其中，计算关系为脉宽与低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻的计算关系。由此，通过采用激光脉冲直接测量其脉冲宽度的方式，解决了数据拟合补偿检测方案中非直接测量不具有通用性的问题；同时，采用低阈值和低阈值即双阈值检测方式，由脉冲强度选择脉冲宽度的测量计算关系，实现了全强度激光脉冲范围内脉冲宽度的精准测量，解决了激光脉冲强度变化导致脉冲宽度测量不准的问题。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种激光测距信号的脉宽测量装置，图3为本发明实施例提供了一种激光测距信号的脉宽测量装置的结构示意图。如图3所示，该装置包括：参数获取模块31，用于获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；其中，低阈值起始时刻为激光测距信号的脉冲值第一次达到第一阈值的时刻，低阈值截止时刻为脉冲值最后一次达到第一阈值的时刻，高阈值起始时刻为脉冲值第一次达到第二阈值的时刻，高阈值截止时刻为脉冲值最后一次达到第二阈值的时刻，第二阈值大于第一阈值；强度判断模块32，用于根据高阈值起始时刻和高阈值截止时刻判断激光测距信号的强度等级；脉宽测量模块33，用于根据强度等级选择对应的计算关系对脉宽进行计算测量；其中，计算关系为脉宽与低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻的计算关系。上述实施方式中提供的激光测距信号的脉宽测量装置可用于执行上述实施方式中提供的任一种激光测距信号的脉宽测量方法，具有相同或相似的有益效果，这里不再一一赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种激光测距信号的脉宽测量系统，图4为本发明实施例提供的一种激光测距信号的脉宽测量系统的结构示意图。如图4所示，该系统包括：控制器41，控制器41用于执行如上述实施方式中提供的任一种激光测距信号的脉宽测量方法；低阈值比较器42和第一计时器43，第一计时器43分别与低阈值比较器42和控制器41电连接，结合图2和图4，低阈值比较器42用于比较脉冲值与第一阈值th2，第一计时器43用于根据低阈值比较器42的比较结果输出低阈值起始时刻T21和低阈值截止时刻T22至控制器41；高阈值比较器45和第二计时器44，第二计时器44分别与高阈值比较器45和控制器41电连接，高阈值比较器45用于比较脉冲值与第二阈值th1，第二计时器44用于根据高阈值比较器45的比较结果输出高阈值起始时刻T11和高阈值截止时刻T12至控制器41。

具体地，结合图2和图4，第一计时器43用于记录脉冲值达到第一阈值th2的起始时刻和截止时刻；第二计时器44用于记录脉冲值达到第二阈值th1的起始时刻和截止时刻。当脉冲值达到低阈值th2时，可包括低阈值起始时刻和低阈值截止时刻，分别对应于图2中的T21和T22。其中，低阈值比较器42用于比较待测激光测距信号的脉冲值与第一阈值th2即低阈值，当判断激光测距信号的脉冲值达到第一阈值th2时，第一计时器43输出低阈值起始时刻T21和低阈值截止时刻T22至控制器41，由此，可获取到低阈值起始时刻T21和低阈值截止时刻T22。

同理，结合图2和图4，当脉冲值达到高阈值th1时，可包括高阈值起始时刻和高阈值截止时刻，分别对应于图2中的T11和T12。其中，高阈值比较器45用于比较脉冲值与第二阈值th1即高阈值，当判断待测激光测距信号的脉冲值达到第二阈值th1时，第二计时器44输出高阈值起始时刻T11和高阈值截止时刻T12至控制器41，由此可获取到高阈值起始时刻T11和高阈值截止时刻T12。

在一些实施例中，如图4所示，低阈值比较器42的第一比较端A1接入激光测距信号Din，低阈值比较器42的第二比较端A2接入第一阈值参考信号ref1；高阈值比较器45的第一比较端B1接入激光测距信号Din，高阈值比较器45的第二比较端B2接入第二阈值参考信号ref2。示例性地，如图4所示，可以设置所述控制器41用于输出所述第一阈值参考信号ref1至所述低阈值比较器42，以及用于输出所述第二阈值参考信号ref2至所述高阈值比较器45。

具体地，可以设置比较器的第一比较端为正相输入端，第二比较端为反相输入端，或者可以设置比较器的第一比较端为反相输入端，第二比较端为正相输入端。可以设置低阈值比较器42在判断激光测距信号的脉冲值大于第一阈值th2时触发第一计时器43开始计时，高阈值比较器45在判断激光测距信号的脉冲值大于第二阈值th1时触发第二计时器44开始计时，第一计时器43和第二计时器44将计时信息传输至控制器41，控制器即可获得图2中的波形和对应的所有时间节点。

目前也可以采用激光脉冲多级放大多次检测激光测距信号的脉宽，在接收到激光脉冲后，经过多级放大电路处理，每一级放大电路后检测脉冲强度是否达到脉冲宽度检测值即检测阈值，对于强度较强激光脉冲不需要多级放大，对于波后震荡基本达不到检测阈值，从而实现脉冲宽度的精准测量。对于强度较弱的激光脉冲，需要经过多级放大，每一级放大都会引入噪声和干扰导致信号失真或干扰也被放大，从而导致强度较弱脉冲脉宽测量精度较差。

示例性地，图5为激光脉冲多级放大对应的激光测距信号的波形信号示意图。图5所示，在经过放大电路处理后，接收到较强脉冲信号，固定增益放大电路输出的信号有较强的波后震荡产生，如图5中的虚线框10所示。由此，在激光脉冲多级放大多次检测方案中，多级放大电路降低了系统的抗干扰能力，从而导致强度较弱脉宽不能实现精准测量，以及同一激光测距信号需要多次检测导致处理逻辑复杂。

为了解决上述技术问题，图6为本发明实施例提供的另一种激光测距信号的脉宽测量系统的结构示意图。如图6所示，在上述实施例的基础上，该系统还包括一级固定增益放大器46，低阈值比较器的42第一比较端A1通过固定增益放大器46接入激光测距信号Din，高阈值比较器45的第一比较端B1通过固定增益放大器46接入激光测距信号Din。

具体地，如图6所示，激光测距信号经过一级固定增益放大器46放大之后，分别输入至低阈值比较器42和高阈值比较器45，低阈值比较器42用于比较放大之后激光测距信号的脉冲值与第一阈值，第一计时器43用于根据低阈值比较器42的比较结果输出低阈值起始时刻和低阈值截止时刻；高阈值比较器45用于比较放大后激光测距信号的脉冲值与第二阈值，第二计时器44用于根据高阈值比较器45的比较结果输出高阈值起始时刻和高阈值截止时刻。

由此，本发明实施例提供的激光测距信号的脉宽测量系统，当接收到强度较弱的激光测距信号后，经过一级固定增益放大器，高检测阈值输出测量脉冲宽度为零或者为较小值，低检测阈值输出真实测量脉冲宽度；当接收到强度较强的激光测距信号后，经过一级固定增益放大器，结合高检测阈值和低检测阈值数据计算得出真实脉宽，由于强度较大激光脉冲波后震荡被放大，低检测阈值输出大于真实脉冲宽度的数据；当接收到强度适中的激光测距信号后，经过一级固定增益放大器，高检测阈值和低检测阈值都输出真实脉冲宽度。

在一些实施例中，参照图4和图6，第一计时器43的触发端C1和第二计时器44的触发端C2均与低阈值比较器42的比较输出端A3电连接，低阈值比较器42还用于在脉冲值第一次达到第一阈值时触发第一计时器43和第二计时器44工作。

具体地，低阈值比较器42分别与第一计时器43和第二计时器44的触发端电连接，当激光测距信号的脉冲值第一次达到第一阈值th2时，触发第一计时器43和第二计时器44同时启动工作模式。即参照上述实施例所述的计算公式，在进行激光测距时，激光测距信号中的震荡都出现在信号下降沿之后，所以无论对应哪种强度等级，种激光测距信号脉宽的计时起点均为T21。

由此，本发明实施例通过采用一级固定增益放大电路46，解决了多放大电路中电路复杂、引入噪声和干扰导致的脉冲宽度测量不准的问题，同时降低了信号处理的复杂度的问题；采用激光脉冲直接测量其脉冲宽度的方式，解决了数据拟合补偿检测方案中非直接测量不具有通用性的问题；采用双检测阈值的电路设计，解决了强度较弱激光脉冲经增益过大放大电路导致的脉冲宽度测量不准，同时解决了强度较强激光脉冲波后震荡经增益过大放大电路导致的脉冲宽度测量不准的问题。由此，本发明实施例提供的激光测距信号的脉宽测量方法及脉宽测量系统，通过将一级固定增益放大电路和双阈值检测电路进行结合，实现了全强度激光脉冲范围内脉冲宽度的精准测量，解决了激光脉冲强度变化导致脉冲宽度测量不准的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种激光测距信号的脉宽测量方法，其特征在于，包括：

获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；其中，所述低阈值起始时刻为所述激光测距信号的脉冲值第一次达到第一阈值的时刻，所述低阈值截止时刻为所述脉冲值最后一次达到所述第一阈值的时刻，所述高阈值起始时刻为所述脉冲值第一次达到第二阈值的时刻，所述高阈值截止时刻为所述脉冲值最后一次达到所述第二阈值的时刻，所述第二阈值大于所述第一阈值；

根据所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻判断所述激光测距信号的强度等级；

根据所述强度等级选择对应的计算关系对所述脉宽进行计算测量；其中，所述计算关系为所述脉宽与所述低阈值起始时刻、所述低阈值截止时刻、所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻的计算关系。

2.根据权利要求1所述的激光测距信号的脉宽测量方法，其特征在于，所述根据所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻判断所述激光测距信号的强度等级，包括：

当所述高阈值截止时刻与所述高阈值起始时刻差值大于第一时刻阈值小于等于所述第二时刻阈值时，判断所述激光测距信号处于第一强度等级；

当所述高阈值截止时刻与所述高阈值起始时刻差值大于所述第二时刻阈值时，判断所述激光测距信号处于第二强度等级；

当所述高阈值截止时刻与所述高阈值起始时刻差值小于等于所述第一时刻阈值时，判断所述激光测距信号处于第三强度等级；

其中，所述第一强度等级对应的强度值大于所述第三强度等级对应的强度值且小于所述第二强度等级对应的强度值。

3.根据权利要求2所述的激光测距信号的脉宽测量方法，其特征在于，所述根据所述强度等级选择对应的计算关系对所述脉宽进行计算测量，包括：

判断所述激光测距信号处于所述第一强度等级或所述第三强度等级时，所述计算关系为所述脉宽等于所述低阈值截止时刻与所述低阈值起始时刻的差值。

4.根据权利要求2所述的激光测距信号的脉宽测量方法，其特征在于，所述根据所述强度等级选择对应的计算关系对所述脉宽进行计算测量，包括：

判断所述激光测距信号处于所述第二强度等级时，所述计算关系为所述脉宽等于所述高阈值截止时刻与所述低阈值起始时刻的差值。

5.一种激光测距信号的脉宽测量装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取低阈值起始时刻、低阈值截止时刻、高阈值起始时刻和高阈值截止时刻；其中，所述低阈值起始时刻为所述激光测距信号的脉冲值第一次达到第一阈值的时刻，所述低阈值截止时刻为所述脉冲值最后一次达到所述第一阈值的时刻，所述高阈值起始时刻为所述脉冲值第一次达到第二阈值的时刻，所述高阈值截止时刻为所述脉冲值最后一次达到所述第二阈值的时刻，所述第二阈值大于所述第一阈值；

强度判断模块，用于根据所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻判断所述激光测距信号的强度等级；

脉宽测量模块，用于根据所述强度等级选择对应的计算关系对所述脉宽进行计算测量；其中，所述计算关系为所述脉宽与所述低阈值起始时刻、所述低阈值截止时刻、所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻的计算关系。

6.一种激光测距信号的脉宽测量系统，其特征在于，包括：

控制器，所述控制器用于执行如权利要求1-4任一项所述的激光测距信号的脉宽测量方法；

低阈值比较器和第一计时器，所述第一计时器分别与所述低阈值比较器和所述控制器电连接，所述低阈值比较器用于比较所述脉冲值与所述第一阈值，所述第一计时器用于根据所述低阈值比较器的比较结果输出所述低阈值起始时刻和所述低阈值截止时刻至所述控制器；

高阈值比较器和第二计时器，所述第二计时器分别与所述高阈值比较器和所述控制器电连接，所述高阈值比较器用于比较所述脉冲值与所述第二阈值，所述第二计时器用于根据所述高阈值比较器的比较结果输出所述高阈值起始时刻和所述高阈值截止时刻至所述控制器。

7.根据权利要求6所述的激光测距信号的脉宽测量系统，其特征在于，所述低阈值比较器的第一比较端接入所述激光测距信号，所述低阈值比较器的第二比较端接入第一阈值参考信号；

所述高阈值比较器的第一比较端接入所述激光测距信号，所述高阈值比较器的第二比较端接入第二阈值参考信号。

8.根据权利要求7所述的激光测距信号的脉宽测量系统，其特征在于，还包括：

一级固定增益放大器，所述低阈值比较器的第一比较端通过所述固定增益放大器接入所述激光测距信号，所述高阈值比较器的第一比较端通过所述固定增益放大器接入所述激光测距信号。

9.根据权利要求7所述的激光测距信号的脉宽测量系统，其特征在于，一级固定增益放大器，所述低阈值比较器的第一比较端通过所述一级固定增益放大器接入所述激光测距信号，所述高阈值比较器的第一比较端通过所述一级固定增益放大器接入所述激光测距信号。

10.根据权利要求6所述的激光测距信号的脉宽测量系统，其特征在于，所述第一计时器的触发端和所述第二计时器的触发端均与所述低阈值比较器的比较输出端电连接，所述低阈值比较器还用于在所述脉冲值第一次达到所述第一阈值时触发所述第一计时器和所述第二计时器工作。

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