本發(fā)明涉及脈沖激光測距，尤其涉及基于雙脈沖激光回波差分信號的脈沖時刻鑒別電路及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、脈沖激光測距原理是激光器主動向目標(biāo)發(fā)射激光脈沖信號，通過光電探測器檢測目標(biāo)反射回來的激光脈沖回波脈沖并轉(zhuǎn)換成電信號，電信號輸入脈沖時刻鑒別電路，再根據(jù)脈沖時刻鑒別電路輸出信息計算脈沖激光信號的來回時間，根據(jù)來回時間獲得目標(biāo)與激光器的距離。

2、若脈沖時刻鑒別電路僅設(shè)置一個固定閥值電壓的差分比較器，會產(chǎn)生時間漂移誤差。例如，激光器以同樣的發(fā)射角分別向處于相同距離的兩個目標(biāo)物體發(fā)射激光脈沖信號后，由于兩個目標(biāo)物體其自身表面反射系數(shù)差異、不規(guī)則性等影響，激光脈沖回波脈沖的幅度和形狀均存在差異，與同一固定閥值電壓比較，將會得到不同的回波達(dá)到時刻，這就是時間漂移誤差，會對脈沖測距的精度造成影響。

3、為消除時間漂移誤差，公開號為cn110646804a的中國專利公開了基于雙脈沖激光信號的脈沖時刻鑒別電路，包括跨阻放大器(1)、峰值保持單元(2)、穩(wěn)壓單元、分壓單元、第一比較器(6)和第二比較器(7)。該專利在測距時發(fā)送兩個脈沖激光信號，先通過獲取第一個脈沖激光信號的回波脈沖電壓的峰值信息對閾值參考電壓進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，再獲取第二個脈沖激光信號的回波脈沖電壓，并利用特定設(shè)置的雙閾值進(jìn)行脈沖時刻鑒別，使得到的時刻信息與回波脈沖幅度及形狀無關(guān)，從而消除了時間漂移誤差。但是該脈沖時刻鑒別電路復(fù)雜，需要峰值保持單元、穩(wěn)壓單元，以及兩個比較器，成本較高，同時比較器并非差分形式，抗干擾能力較弱。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有雙脈沖激光測距技術(shù)中存在的電路復(fù)雜、成本高和抗干擾能力較弱的技術(shù)問題，提供基于雙脈沖激光回波差分信號的脈沖時刻鑒別電路及系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了基于雙脈沖激光回波差分信號的脈沖時刻鑒別電路，包括回波脈沖差分接口、差分比較器電路、用于設(shè)置差分比較器電路的閥值電壓的直流偏置閥值電路，以及閥值切換電路；所述回波脈沖差分接口的正端子、負(fù)端子與差分比較器電路的正向輸入端、負(fù)向輸入端對應(yīng)連接；所述直流偏置閥值電路包括連接于差分比較器電路的正向輸入端的第一直流偏置電路和連接于差分比較器電路的負(fù)向輸入端的第二直流偏置電路；所述閥值切換電路受控于閥值切換信號，用于調(diào)整差分比較器電路的閥值電壓大小。

3、上述技術(shù)方案：回波脈沖差分接口用于接收先后兩個脈沖激光信號的回波脈沖對應(yīng)的被光電轉(zhuǎn)換處理后的差分信號，閥值切換電路控制直流偏置閥值電路在監(jiān)測先后兩個脈沖激光信號的回波脈沖時的偏置電壓大小不同，使差分比較器電路監(jiān)測先后兩個回波脈沖的閥值電壓不同，即以不同的閥值電壓對先后兩個回波脈沖對應(yīng)的差分信號進(jìn)行時刻鑒別，利用極短時間內(nèi)前后兩次同一目標(biāo)返回的回波脈沖極度相似的現(xiàn)實特點，時序上控制閥值電壓的前后兩次切換，采用時間換精度的思路，得到雙脈沖激光回波差分信號的時刻鑒別效果與雙閥值時刻鑒別電路的效果一致，使得時刻信息與回波脈沖形狀無關(guān)，消除了時間漂移誤差，大大提高了測量精度的同時，比現(xiàn)有的雙閥值時刻鑒別電路至少少使用了1個高速差分比較器、峰值保持單元、穩(wěn)壓單元，從而降低了成本，并且采用差分模式，提高了抗干擾能力。

4、在一種優(yōu)選實施方式中，所述第一直流偏置電路包括第一電阻單元和第二電阻單元，第一電阻單元的第一端與第一直流電源連接，第一電阻單元的第二端分別與第二電阻單元的第一端和差分比較器電路的正向輸入端連接，第二電阻單元的第二端與地連接。

5、上述技術(shù)方案：提供了簡單可靠的便于調(diào)整的第一直流偏置電路結(jié)構(gòu)。

6、在一種優(yōu)選實施方式中，所述第二直流偏置電路包括第三電阻單元和第四電阻單元，第三電阻單元的第一端與第二直流電源連接，第三電阻單元的第二端分別與第四電阻單元的第一端和差分比較器電路的負(fù)向輸入端連接，第四電阻單元的第二端與地連接。

7、上述技術(shù)方案：提供了簡單可靠的便于調(diào)整的第二直流偏置電路結(jié)構(gòu)。

8、在一種優(yōu)選實施方式中，所述閥值切換電路為第五電阻單元和開關(guān)單元串聯(lián)組成的阻值調(diào)節(jié)支路，所述阻值調(diào)節(jié)支路與第一電阻單元或第二電阻單元或第三電阻單元或第四電阻單元并聯(lián)，所述開關(guān)單元的導(dǎo)通或斷開受控于閥值切換信號。

9、上述技術(shù)方案：在閥值切換信號控制下開關(guān)單元導(dǎo)通或斷開，當(dāng)開關(guān)單元導(dǎo)通時，第五電阻單元與第一電阻單元或第二電阻單元或第三電阻單元或第四電阻單元并聯(lián)后的并聯(lián)電阻作為偏置電阻，當(dāng)開關(guān)單元斷開時，僅第一電阻單元或第二電阻單元或第三電阻單元或第四電阻單元作為偏置電阻，改變了偏置電壓大小，進(jìn)而改變了差分比較器電路的閥值電壓，本閥值切換電路簡單、可靠。

10、在一種優(yōu)選實施方式中，所述開關(guān)單元包括第一mos管、第七電阻和第六電阻，所述第一mos管的漏極與第五電阻單元連接，第一mos管的柵極分別與第七電阻的第一端和第六電阻的第一端連接，第六電阻的第二端和第一mos管的源極均與地連接，第七電阻的第二端接入閥值切換信號。

11、上述技術(shù)方案：利用第七電阻和第六電阻作為mos管的偏置電阻，基于mos管的高頻快速開關(guān)特性，使閥值切換電路簡單、可靠性高，便于處理模塊控制。

12、在一種優(yōu)選實施方式中，在回波脈沖差分接口與差分比較器電路的連接通路上串接有交流耦合單元，所述交流耦合單元靠近回波脈沖差分接口布設(shè)。

13、上述技術(shù)方案：便于濾除差分信號中的直流共模噪聲信號，提高回波信號的抗干擾能力，增加回波信號的信噪比。

14、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種激光測距系統(tǒng)，包括激光器、光信號接收轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊，以及本發(fā)明第一方面所述的基于雙脈沖激光回波差分信號的脈沖時刻鑒別電路；所述處理模塊控制激光器向目標(biāo)發(fā)送脈沖激光信號；所述光信號接收轉(zhuǎn)換模塊用于接收目標(biāo)返回的脈沖激光信號的回波脈沖，將回波脈沖轉(zhuǎn)換為差分信號輸出至回波脈沖差分接口；所述處理模塊向閥值切換電路發(fā)送閥值切換信號，采集差分比較器電路輸出的回波監(jiān)測信號，并根據(jù)回波監(jiān)測信號的采集時間分析目標(biāo)的回波時間。

15、上述技術(shù)方案：在測量目標(biāo)的距離時，處理模塊控制激光器先后發(fā)出兩個脈沖激光信號，同時發(fā)送閥值切換信號切換差分比較器電路的閥值電壓，使差分比較器電路以不同的閥值電壓對先后兩個差分信號進(jìn)行時刻鑒別，利用極短時間內(nèi)前后兩次同一目標(biāo)返回的回波脈沖極度相似的現(xiàn)實特點，時序上控制閥值電壓的前后兩次切換，采用時間換精度的思路，得到雙脈沖激光回波差分信號的時刻鑒別效果與雙閥值時刻鑒別電路的鑒別效果等效，使得時刻信息與回波脈沖形狀無關(guān)，消除了時間漂移誤差，大大提高了測量精度的同時，比現(xiàn)有雙閥值時刻鑒別電路至少少使用了1個高速差分比較器、峰值保持單元、穩(wěn)壓單元，從而降低了成本，并且采用差分模式，提高了抗干擾能力。

16、在一種優(yōu)選實施方式中，所述光信號接收轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的光電轉(zhuǎn)換單元和前置放大電路。

17、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，本發(fā)明提供了一種基于本發(fā)明第二方面所述的激光測距系統(tǒng)的回波時間測試方法，包括：處理模塊控制激光器向目標(biāo)發(fā)射第一脈沖激光信號；當(dāng)處理模塊采集到采集差分比較器電路輸出的第一回波監(jiān)測信號后，記錄從發(fā)射第一脈沖激光信號到采集到第一回波監(jiān)測信號的第一時間；處理模塊控制激光器向目標(biāo)發(fā)射第二脈沖激光信號，并同步發(fā)送閥值切換信號至閥值切換電路；當(dāng)處理模塊采集到采集差分比較器電路輸出的第二回波監(jiān)測信號后，記錄從發(fā)射第二脈沖激光信號到采集到第二回波監(jiān)測信號的第二時間；根據(jù)第二時間和第一時間獲得目標(biāo)的回波時間。

18、上述技術(shù)方案：處理模塊控制激光器先后發(fā)出兩個脈沖激光信號至目標(biāo)，同時發(fā)送閥值切換信號切換差分比較器電路的閥值電壓，使差分比較器電路以不同的閥值電壓對先后兩個差分信號進(jìn)行時刻鑒別，利用極短時間內(nèi)前后兩次同一目標(biāo)返回的回波脈沖極度相似的現(xiàn)實特點，時序上控制閥值電壓的前后兩次切換，采用時間換精度的思路，得到雙脈沖激光回波差分信號的時刻鑒別效果與雙閥值時刻鑒別電路的鑒別效果等效，使得時刻信息與回波脈沖形狀無關(guān)，消除了時間漂移誤差，大大提高了測量精度的同時，比現(xiàn)有的雙閥值時刻鑒別電路至少少使用了1個高速差分比較器、峰值保持單元、穩(wěn)壓單元，從而降低了成本，并且采用差分模式，提高了抗干擾能力。

19、在一種優(yōu)選實施方式中，所述阻值調(diào)節(jié)支路與第四電阻單元并聯(lián)，則目標(biāo)的回波時間為：

20、

21、其中，k表示差分比較器電路在處理模塊發(fā)送閥值切換信號至閥值切換電路之前和之后的閥值電壓的比值，k≠1；t1表示第一時間；t2表示第二時間。

22、上述技術(shù)方案：使得回波時間與回波脈沖形狀無關(guān)，提高了測量精度。