[发明专利]一种自相关激光雷达装置

摘要

本发明公开了一种自相关激光雷达装置，先通过激光脉冲信号获取一段方波信号，方波信号开始时刻为脉冲起始时时刻，方波信号结束时刻为激光脉冲截止时刻；再通过对该方波信号做自相关函数处理，得到一个左右对称的三角形，三角形的开始产生时刻为方波信号的开始时刻，三角形达到最高点的时刻为方波的结束时刻，通过获得该三角形的最高点数值和该三角形左半边的斜率值，即可获得左半边三角形的底边长度，该长度即为方波开始时刻结束时刻的差值，即为脉冲的飞行时间。

主权项

1.一种自相关激光雷达装置，其特征在于，包括：中央处理器模块，主要负责向系统中各个模块发送指令，并接受各个模块反馈数据并处理，从而控制系统整体运行；中央处理器模块先向激光脉冲发射模块发送指令，令其发射激光脉冲信号；并同时向激光脉冲接收模块发送指令，令其准备接收回波脉冲；然后等待接收飞行时间方波产生模块发送的反馈信号，当收到反馈信号后，中央处理器模块向三角波峰值计算模块发送指令，并等待三角波峰值计算模块的反馈信号；当中央处理器收到三角波峰值计算模块的反馈信号后，通过自相关函数计算方波持续时间；激光脉冲发射模块，内置有激光器、光感应单元和电信号放大单元；激光器负责接收中央处理器模块发送的指令，然后发射激光脉冲信号；光感应单元用于产生原始的脉冲起始信号；电信号放大单元对原始的脉冲起始信号进行放大；激光脉冲发射模块接收到中央处理器模块发射的指令后，激活光感应单元，随后激光器向空间发射激光脉冲信号，光感应单元感应到激光脉冲信号后产生出原始的脉冲起始信号，电信号放大单元对原始的脉冲起始信号进行放大，然后输入至飞行时间方波产生模块；激光脉冲接收模块，内置有光感应单元和电信号放大单元单元；光感应单元用于产生原始的脉冲截止信号，电信号放大单元用于对原始的脉冲截止信号进行放大；激光脉冲接收模块接收到中央处理器模块发射的指令后，激活光感应单元，当光感应单元感应到激光脉冲信号经过目标物体反射产生的回波信号时，产生原始的脉冲截止信号，然后通过电信号放大单元对原始的脉冲截止信号进行放大，再输入至飞行时间方波产生模块；飞行时间方波产生模块，内置有阈值产生器单元、两个比较器单元和与门单元；阈值产生器单元为两个比较器单元提供阈值，两个比较器单元用于截取脉冲起始信号和脉冲截止信号，与门单元用来产生飞行时间方波信号；飞行时间方波产生模块接收到中央处理器模块发射的指令后，通过阈值产生器单元产生合适的电平作为两个比较器单元的阈值；两个比较器单元根据提供的阈值，对信号激光脉冲发射模块和激光脉冲接收模块发送来的信号进行截取，其中，一个比较器单元用于截取放大后的脉冲起始信号，产生出一个开始时刻为脉冲起始信号的起始时刻的方波信号，另一个比较器单元用于截取脉冲截止信号，产生出一个结束时刻为脉冲截止信号的截止时刻的方波信号；接着，与门单元对这两个方波信号进行与运算，产生出飞行时间方波信号，再将飞行时间方波信号输入至三角波峰值计算模块，同时向中央处理器模块发送反馈信号；三角波峰值计算模块，内置有积分电路单元、峰值保持电路单元和模拟‑数字采样电路单元；三角波峰值计算模块接收到中央处理器模块发射的指令后，积分电路单元对飞行时间方波信号进行积分运算，产生出一个三角波信号；峰值保持电路单元对三角波信号的峰值进行电平保持，得到三角波信号的峰值电平；然后模拟‑数字采样单元对峰值电平进行采样，得到电平数值，将该电平数值以反馈信号的形式发送给中央处理器模块；电源模块，主要负责向系统中各个模块提供所需电平和接地接口，维持系统正常运转。