一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路的制作方法
【專利摘要】一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路，包括電壓跟隨器、可控放大器和控制電路，電壓跟隨器的輸入端作為信號接收端，可控放大器的輸出端作為信號輸出端，控制電路包括積分器、一級比較器以及電子開關(guān)K1、K2、K4，電壓跟隨器的輸出端分別與積分器和可控放大器的輸入端相連接，積分器的輸出端與一級比較器的輸入端相連接，電子開關(guān)K1設(shè)置在電壓跟隨器的輸出端和積分器的輸入端之間，電子開關(guān)K2設(shè)置在積分器的輸出端與地之間，且電子開關(guān)K1、K2與激光雷達(dá)控制器相連接，一級比較器的輸出端與電子開關(guān)K4相連接，電子開關(guān)K4與可控放大器的電阻R11相并聯(lián)。結(jié)構(gòu)簡單，提供了一種可靠性較高的激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路。
【專利說明】一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及放大電路，更具體的說涉及一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路，適用于車輛前方障礙物探測的激光雷達(dá)接收信號放大電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，激光雷達(dá)的接收信號放大電路，根據(jù)雷達(dá)測量范圍和精度要求，兼顧接收的激光最大信號和最小信號，選取折中值，作為接收信號處理電路的放大倍數(shù)，即固定增益放大；具體參見圖1，包括電壓跟隨器和電壓放大器，電壓跟隨器由RU R2和Ul組成，電壓放大器由R8、R9和U4組成。但是，該電壓放大器為非可控放大器，放大器的放大倍數(shù)固定，由于道路障礙物的距離、材質(zhì)以及環(huán)境等因素造成接收的激光信號能量分布范圍很大，使得很多情況下接收到的信號微弱，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)漏測或精度不足等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的激光雷達(dá)接收信號放大電路的放大倍數(shù)固定、從而導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)漏測或精度不足等問題，提供一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路，包括電壓跟隨器和電壓放大器，所述電壓跟隨器的輸入端作為信號接收端，電壓跟隨器的輸出端與電壓放大器的輸入端相連接，所述電壓放大器的輸出端作為信號輸出端，所述的電壓放大器為可控放大器，所述電壓跟隨器的輸出端同時連接有控制電路，所述的控制電路包括積分器、一級比較器以及電子開關(guān)K1、K2、K4，所述積分器的輸入端作為控制電路的輸入端與電壓跟隨器的輸出端相連接，積分器的輸出端與一級比較器的輸入端相連接，所述電子開關(guān)Kl設(shè)置在電壓跟隨器的輸出端和積分器的輸入端之間，所述電子開關(guān)K2設(shè)置在積分器的輸出端與地之間，且電子開關(guān)K1、K2與激光雷達(dá)控制器相連接，所述一級比較器的輸出端與電子開關(guān)K4相連接，所述的電子開關(guān)K4與可控放大器的電阻Rll相并聯(lián)。
[0005]所述的控制電路還包括有二級比較器，所述可控放大器的電阻R9和電阻Rl I之間串聯(lián)有電阻R10，所述的電阻RlO并聯(lián)有電子開關(guān)K3，所述二級比較器的輸入端與積分器的輸出端相連接，二級比較器的輸出端與電子開關(guān)K3相連接。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果是:
[0007]1、設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)簡單，提供了一種成本較低、可靠性較高的激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路。本實用新型中電壓放大器為可控放大器，電壓跟隨器的輸出端與可控放大器的輸入端相連接，且電壓跟隨器的輸出端同時連接有控制電路，控制電路包括積分器、一級比較器以及電子開關(guān)K1、K2、K4，且電子開關(guān)K1、K2與激光雷達(dá)控制器相連接，電子開關(guān)K4與可控放大器的電阻Rll相并聯(lián)；工作時，電子開關(guān)Kl和K2在激光雷達(dá)控制器控制下實現(xiàn)信號采集、控制和復(fù)位的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換，一級比較器對信號能量進(jìn)行分配并控制電子開關(guān)K4動作，電子開關(guān)K4控制可控放大器的放大電阻Rll的通斷，進(jìn)而實現(xiàn)放大倍數(shù)自適應(yīng)變化功能，使接收的信號放大倍數(shù)處于合適狀態(tài)。
[0008]2、本實用新型優(yōu)選的控制電路還包括有二級比較器，可控放大器的電阻R9和電阻Rll之間串聯(lián)有電阻R10，電阻RlO并聯(lián)有電子開關(guān)K3，二級比較器輸入端與積分器的輸出端相連接，二級比較器的輸出端與電子開關(guān)K3相連接；進(jìn)而實現(xiàn)放大倍數(shù)自適應(yīng)接收信號能量的四級變化的功能，提高障礙物檢測精度和環(huán)境適應(yīng)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是現(xiàn)有激光雷達(dá)的接收信號放大電路原理圖。
[0010]圖2是本實用新型的原理框圖。
[0011]圖3是本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0013]參見圖2-圖3，一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路，包括電壓跟隨器、電壓放大器和控制電路。所述的電壓放大器為可控放大器，所述的電壓跟隨器由運算放大器Ul和電阻Rl組成，電壓跟隨器的輸入端作為信號接收端，電壓跟隨器的輸出端分別與可控放大器的輸入端和控制電路相連接；工作時，電壓跟隨器采集激光接收傳感器的信號并轉(zhuǎn)換成能量，然后供給控制電路和可控放大器。所述的可控放大器由運算放大器U4、電阻R2、電阻R8、電阻R9和電阻Rll組成，可控放大器的輸出端作為信號輸出端。所述的控制電路包括積分器、一級比較器以及電子開關(guān)1(1、1(2、1(4;所述的積分器由運算放大器1]2、電阻1?、電阻R4和電容C1組成，積分器的輸入端作為控制電路的輸入端與電壓跟隨器的輸出端相連接，積分器的輸出端與一級比較器的輸入端相連接，工作時積分器采集信號能量并傳輸給一級比較器，積分器輸出端d端電壓設(shè)為Ve，則d端最大信號能量的電壓設(shè)為Vemax。所述的一級比較器由運算放大器U3、電阻R5、電阻R6和電阻R7組成，其中電阻R6、電阻R7構(gòu)成分壓電路，且R6: R7=l: 2，使得運算`放大器U3輸入i端電壓為Vemax/3 ;所述電子開關(guān)Kl設(shè)置在電壓跟隨器的輸出端和積分器的輸入端之間，所述電子開關(guān)K2設(shè)置在積分器的輸出端與地之間，且電子開關(guān)KU K2與激光雷達(dá)控制器相連接，激光雷達(dá)控制器通過電子開關(guān)Kl控制激光接收信號能量是否收集，激光雷達(dá)控制器通過電子開關(guān)K2控制激光接收信號能量是否清除；所述的電子開關(guān)K4與可控放大器的電阻Rll相并聯(lián)，一級比較器的輸出端與電子開關(guān)K4相連接，工作時一級比較器輸出端f端通過電子開關(guān)K4控制電阻Rll的通斷，進(jìn)而控制電阻Rll是否串入放大反饋電路。
[0014]參見圖2-圖3，優(yōu)選的，所述積分器的輸出端同時連接有二級比較器，所述的二級比較器由運算放大器U5、、電阻R12和電阻R13組成，其中電阻R12、電阻R13構(gòu)成分壓電路，且R12: R13=2:1，使得運算放大器U5輸入j端電壓為2Vemax/3 ;所述可控放大器的電阻R9和電阻Rll之間串聯(lián)有電阻R10，R9:R10:R11為1:10:100 ;所述的電阻RlO并聯(lián)有電子開關(guān)K3，所述的二級比較器輸入端與積分器的輸出端相連接，二級比較器的輸出端與電子開關(guān)K3相連接。工作時二級比較器輸出端g端通過電子開關(guān)K3控制電阻RlO的通斷，進(jìn)而控制電阻RlO是否串入放大反饋電路。
[0015]參見圖2-圖3，工作時，電子開關(guān)Kl和K2在激光雷達(dá)控制器控制下實現(xiàn)信號采集、控制和復(fù)位的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換，一級比較器和二級比較器組成三級輸出的比較器，對信號能量進(jìn)行三分，并控制電子開關(guān)K4和K3動作，電子開關(guān)K4和K3分別控制可控放大器的放大電阻Rll和RlO的通斷；激光雷達(dá)控制器采用四次回波測量方法，即分別四次發(fā)射激光脈沖，并測得結(jié)果，將二、三、四次結(jié)果平均，作為測量的輸出結(jié)果，進(jìn)而實現(xiàn)放大倍數(shù)自適應(yīng)接收信號能量的四級變化的功能。具體過程如下:
[0016]第一次測量開始時，激光雷達(dá)控制器開通電子開關(guān)K2，延時后關(guān)斷電子開關(guān)K2，使積分器輸出端d端電壓清零，然后開通電子開關(guān)K1，并發(fā)射激光脈沖；隨著激光回波到來，接收信號出現(xiàn)、進(jìn)入電壓跟隨器輸入端a端，經(jīng)過電壓跟隨器的信號到能量轉(zhuǎn)換從電壓跟隨器輸出端b端輸出，再通過電子開關(guān)Kl進(jìn)入積分器c端，積分器進(jìn)行信號積分，獲得信號能量大小的值從積分器輸出端d端輸出，d端電壓信號通過電阻R5輸入到一級比較器的e端。當(dāng)Ve < Vemax/3時，一級比較器的輸出端f端為低電平，電子開關(guān)K4斷開，電阻Rll串入放大反饋電路，二級比較器的輸出端g端為低電平，電子開關(guān)K3斷開，電阻RlO串入放大反饋電路；當(dāng)Vemax/3 < Ve < 2Vemax/3時，一級比較器的輸出端f端為高電平，電子開關(guān)K4開通，電阻Rll短接，二級比較器的輸出端g端為低電平，電子開關(guān)K3斷開，電阻RlO串入放大反饋電路；當(dāng)Ve > 2Vemax/3時，一級比較器的輸出端f端為高電平，電子開關(guān)K4開通，電阻Rll短接，二級比較器的輸出端g端為高電平，電子開關(guān)K3開通，電阻RlO短接。綜合上述，當(dāng)Ve < Vemax/3時，可控放大器的反饋電阻為R9+R10+R11，可控放大器的放大倍數(shù)為 1+ (R9+R10+R11) /R8，即 1+100R9/R8 ;當(dāng) Vemax/3 < Ve < 2Vemax/3 時，可控放大器的反饋電阻為R9+R10，可控放大器的放大倍數(shù)為1+ (R9+R10) /R8，即1+10R9/R8 ;當(dāng)Ve >2Vemax/3時，可控放大器的反饋電阻為R9，可控放大器的放大倍數(shù)為1+R9/R8，從而實現(xiàn)放大器隨著信號能量強度自適應(yīng)放大倍數(shù)。
[0017]第二次測量開始時，關(guān)斷電子開關(guān)K1，由于積分器電容Cl的作用，積分器輸出端d端電壓保持不變，電子開關(guān)K4，K3保持電子開關(guān)Kl關(guān)斷前的狀態(tài)，可控放大器保持放大倍數(shù)不變；由于瞬間測量環(huán)境基本不變，激光接收信號的能量強度基本不變，滿足激光雷達(dá)的工作要求。
[0018]第三次、第四次測量過程同第二次，然后返回第一次測量過程；通過第一次到第二次到第三次到第四次再到第一次循環(huán)工作，本實用新型實現(xiàn)了激光接收信號自適應(yīng)放大功會泛。
[0019]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路，包括電壓跟隨器和電壓放大器，所述電壓跟隨器的輸入端作為信號接收端，電壓跟隨器的輸出端與電壓放大器的輸入端相連接，所述電壓放大器的輸出端作為信號輸出端，其特征在于:所述的電壓放大器為可控放大器，所述電壓跟隨器的輸出端同時連接有控制電路，所述的控制電路包括積分器、一級比較器以及電子開關(guān)K1、K2、K4，所述積分器的輸入端作為控制電路的輸入端與電壓跟隨器的輸出端相連接，積分器的輸出端與一級比較器的輸入端相連接，所述電子開關(guān)Kl設(shè)置在電壓跟隨器的輸出端和積分器的輸入端之間，所述電子開關(guān)Κ2設(shè)置在積分器的輸出端與地之間，且電子開關(guān)KU Κ2與激光雷達(dá)控制器相連接，所述一級比較器的輸出端與電子開關(guān)Κ4相連接，所述的電子開關(guān)Κ4與可控放大器的電阻Rll相并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光雷達(dá)接收信號自適應(yīng)放大電路，其特征在于:所述的控制電路還包括有二級比較器，所述可控放大器的電阻R9和電阻Rll之間串聯(lián)有電阻R10，所述的電阻RlO并聯(lián)有電子開關(guān)Κ3，所述二級比較器的輸入端與積分器的輸出端相連接，二級比較器的輸出端與電子開關(guān)Κ3相連接。
【文檔編號】G01S7/486GK203606492SQ201320679038
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】于濤, 張成海, 樊景帥, 尹韻 申請人:東風(fēng)商用車有限公司