本发明涉及激光测距
技术领域：
：，具体而言，涉及一种激光测距中回波信号接收装置。
背景技术：
：：与其他测距技术相比，激光测距具有抗干扰能力强、测距精度高、测量距离远等诸多优点，获得了广泛应用。近年来，以激光测距技术为基础的三维激光扫描仪，正在推动移动测量、三维实景地图等领域的快速发展，在国民经济和国防建设中具有非常重要的意义。激光测距的主要原理是，测距系统包括激光发射系统，激光发射系统向目标物体发射激光，该激光经过目标物体反射(通常为漫反射)后回到测距系统，回到测距系统的激光又称为回波信号，通过计算发射出的激光的飞行时间即可得到目标物体距离测距系统的距离，同时，通过记录回波信号的大小即可得到目标物体的灰度信息。由于激光测距的测距范围很宽，最短可至分米，最远可达数千米，并且不同的目标物体的对激光的反射率不同，因此测距系统接收到的回波信号的强度变化范围很大，如回波信号的最低电压值可以为10mV，最高电压值可以达到100000mV，即回波信号具有宽动态范围。测距系统在接收回波信号时，需要保证回波信号接收的完整性，不丢失强度过小或者强度过大的回波信号，从而根据完整的回波信号准确测量目标物体的距离和灰度信息。因此，如何适应回波信号的宽动态范围，保证目标物体的距离和灰度信息的真实测量，是激光测距系统中的主要难题之一。相关技术中，为适应回波信号的宽动态范围，通常采用的装置有正交偏振检波滤波、自动增益控制、多路ADC(Analog-to-DigitalConverter，模/数转换器)采集卡等，然而这些装置能够适应的动态范围有限，难以保证回波信号接收的完整性，从而根据回波信号测量的目标物体的距离和灰度信息的准确性较差。技术实现要素：有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种激光测距中回波信号接收装置，以解决相关技术中的回波信号接收装置能够适应的动态范围有限，难以保证回波信号接收的完整性，从而根据回波信号测量的目标物体的距离和灰度信息的准确性较差的问题。第一方面，本发明实施例提供了一种激光测距中回波信号接收装置，其中，所述装置包括信号接收端及多级信号采集通道；各级所述信号采集通道均包括分压单元及信号采集卡；所述信号接收端接收激光回波信号，将所述激光回波信号转换成电信号，分别传输所述电信号给各级所述信号采集通道；当前信号采集通道的分压单元按照所述当前信号采集通道对应的分压比例对所述电信号进行分压处理，将分压处理后的电信号传输至所述信号采集卡；所述信号采集卡根据预设采集范围对接收到的电信号进行采集，其中，各级信号采集通道中信号采集卡的预设采集范围均一致。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，根据所述信号采集卡对应预设采集范围的最大采集值及所述信号接收端允许输入的最大电压幅值，计算第一级信号采集通道的放大倍数，所述第一级信号采集通道为多级信号采集通道中的任一信号采集通道；根据所述第一级信号采集通道的放大倍数及所述信号采集卡对应预设采集范围确定第二级信号采集通道覆盖信号的最大幅值；根据所述第二级信号采集通道覆盖信号的最大幅值及所述信号采集卡对应预设采集范围的最大采集值，计算所述第二级信号采集通道的放大倍数；采用上述方法，计算各级信号采集通道的放大倍数，直至计算出信号采集通道的方大倍数为1为止，上述各级信号采集通道的放大倍数为各级信号采集通道对应的分压比例。结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述根据所述第一级信号采集通道的放大倍数及所述信号采集卡对应预设采集范围确定第二级信号采集通道覆盖信号的最大幅值，包括：根据所述第一级信号采集通道的放大倍数及所述信号采集卡对应预设采集范围的最小采集值，计算所述第一级信号采集通道覆盖信号的最小幅值；根据所述第一级信号采集通道的放大倍数及所述信号采集卡对应预设采集范围的最大采集值，计算所述第一级信号采集通道覆盖信号的最大幅值；将所述第一级信号采集通道覆盖信号的最小幅值确定为所述第二级信号采集通道覆盖信号的最大幅值。结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述根据所述信号采集卡对应预设采集范围的最大采集值及所述信号接收端允许输入的最大电压幅值，计算第一级信号采集通道的放大倍数，包括：根据所述信号采集卡对应预设采集范围的最大采集值，及所述信号接收端允许输入的最大电压幅值，通过公式(1)计算所述第一级信号采集通道的放大倍数；G1＝S2/V(1)其中，在公式(1)中，G1为所述第一级信号采集通道的放大倍数，V为所述信号接收端允许接入的最大电压幅值，S2为所述信号采集卡对应预设采集范围的最大采集值。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，各分压单元均包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述信号接收端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻及所述信号采集卡连接。结合第一方面的第四种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述第一电阻及所述第二电阻满足公式(2)；R2R1+R2=G---(2)]]>其中，在公式(2)中，R2为所述第二电阻的阻值，R1为所述第一电阻的阻值，G为所述第一电阻和第二电阻所在信号采集通道对应的分压比例。结合第一方面的第四种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述第一电阻为一个电阻或者多个电阻串联组成；所述第二电阻为一个电阻或者多个电阻串联组成。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，各级所述信号采集通道均包括信号处理单元；所述信号处理单元与其所在信号采集通道中的分压单元及信号采集卡连接。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第八种可能的实现方式，其中，所述信号接收端包括光电探测器及信号接收元件；所述信号接收元件接收激光测距中的回波信号，并传输所述回波信号给所述光电探测器，所述光电探测器将所述回波信号转换成电信号，传输所述电信号给各级所述信号采集通道。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第九种可能的实现方式，其中，各级所述信号采集通道中的信号采集卡均与上位机连接，将采集的电信号传输给所述上位机。本发明实施例提供的激光测距中回波信号接收装置，其中，该装置包括信号接收端及多级信号采集通道，通过多级信号采集通道采集回波信号，能够有效的扩展采集的回波信号的动态范围，能够保证回波信号接收的完整性，保证了测量的目标物体的距离和灰度信息的准确性。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本发明实施例所提供的激光测距中回波信号接收装置的结构示意图；图2示出了本发明实施例所提供的激光测距中回波信号接收装置的另一种结构示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。考虑到相关技术中为了解决激光测距系统中，如何适应回波信号的宽动态范围，保证目标物体的距离和灰度信息的真实测量，大都是通过采用正交偏振检波滤波、自动增益控制、多路ADC采集卡等，但是这些装置能够适应的动态范围有限，难以保证回波信号接收的完整性，从而根据回波信号测量的目标物体的距离和灰度信息的准确性较差。基于此，本发明实施例提供了一种激光测距中回波信号接收装置，下面通过实施例进行描述。实施例本发明实施例提供了一种激光测距中回波信号接收装置，如图1所示，本发明实施例提供的装置包括信号接收端110及多级信号采集通道120；各级信号采集通道120均包括分压单元121及信号采集卡122；信号接收端110接收激光回波信号，将激光回波信号转换成电信号，分别传输上述电信号给各级信号采集通道120；当前信号采集通道120的分压单元121按照当前信号采集通道120对应的分压比例对上述电信号进行分压处理，将分压处理后的电信号传输至信号采集卡122；信号采集卡122根据预设采集范围对接收到的电信号进行采集，其中，各级信号采集通道120中信号采集卡122的预设采集范围均一致。上述信号采集卡122对应预设采集范围与该信号采集卡122的性能相一致，本发明实施例中，信号采集卡122对应预设采集范围可以为10-250mV，当然，还可以采用其他预设采集范围的信号采集卡122，信号采集卡122的选取可以根据实际应用场景进行设置，本发明实施例只是以10-250mV的采集范围的信号采集卡122为例进行介绍信号采集的过程，本没有限定信号采集卡122的具体采集范围。上述各级信号采集通道120中的信号采集卡122是相同的，即各级信号采集通道120中信号采集卡122的预设采集范围一样。当信号接收端110接收到激光测距系统传输的回波信号后，对该回波信号进行转换，将该回波信号转换成电信号，并将该电信号分别传输至各级信号采集通道120。各级信号采集通道120接收到信号接收端110传输的电信号后，按照该信号采集通道120对应的分压比例对该电信号进行分压处理，得到分压处理后的电信号，该信号采集通道120中的信号采集卡122根据该信号采集卡122的预设采集范围对分压处理后的电信号进行采集，即信号采集卡122只采集该预设采集范围对应的电信号，当分压处理后的电信号超过该信号采集卡122的预设采集范围时，该信号采集通道120中得信号采集卡122则不采集。本发明实施例中，各级信号采集通道120均对应一个覆盖信号范围，每个信号采集通道120可以采集该信号采集通道对应的覆盖信号范围内的信号，各级信号采集通道120对应的覆盖信号范围不相同，将各级信号采集通道120对应的覆盖信号范围叠加起来，确定了本发明中激光测距中回波信号接收装置可接收的回波信号动态范围。信号接收端110将转换成的电信号同时传输给各级信号采集通道120，各级信号采集通道120中总存在某级信号采集通道120能够采集该电信号。本发明实施例提供的激光测距中回波信号接收装置，包括信号接收端110及多级信号采集通道120，通过多级信号采集通道采集回波信号，能够有效的扩展采集的回波信号的动态范围，能够保证回波信号接收的完整性，保证了测量的目标物体的距离和灰度信息的准确性。其中，在本发明实施例中，根据信号采集卡122对应预设采集范围的最大采集值及信号接收端110允许输入的最大电压幅值，计算第一级信号采集通道的放大倍数，第一级信号采集通道为多级信号采集通道中的任一信号采集通道；根据第一级信号采集通道的放大倍数及信号采集卡122对应预设采集范围确定第二级信号采集通道覆盖信号的最大幅值；根据第二级信号采集通道覆盖信号的最大幅值及信号采集卡122对应预设采集范围的最大采集值，计算第二级信号采集通道的放大倍数；采用上述方法，计算各级信号采集通道的放大倍数，直至计算出信号采集通道的放大倍数为1为止，上述各级信号采集通道120的放大倍数为各级信号采集通道120对应的分压比例。上述各级信号采集通道120对应的分压比例与该信号采集通道的放大倍数相一致。上述第一级信号采集通道为多级信号采集通道120中的任一信号采集通道，上述第二级信号采集通道为多级信号采集通道120中出去第一级信号采集通道之外的任一信号采集通道。由于各个信号采集通道120中信号采集卡122的预设采集范围是一样的，因此，不对上述各信号采集通道120中的信号采集卡122进行区分。其中，上述第一级信号采集通道120的放大倍数，可以根据信号采集卡122对应预设采集范围的最大采集值，及信号接收端110允许输入的最大电压幅值，通过公式(1)计算第一级信号采集通道的放大倍数；G1＝S2/V(1)其中，在公式(1)中，G1为第一级信号采集通道的放大倍数，V为信号接收端110允许接入的最大电压幅值，S2为信号采集卡122对应预设采集范围的最大采集值。上述第二级信号采集通道覆盖信号的最大幅值，可以通过如下计算方法实现，具体包括：根据所述第一级信号采集通道的放大倍数及信号采集卡122对应预设采集范围的最小采集值，计算第一级信号采集通道覆盖信号的最小幅值；根据第一级信号采集通道的放大倍数及信号采集卡122对应预设采集范围的最大采集值，计算第一级信号采集通道覆盖信号的最大幅值；将第一级信号采集通道覆盖信号的最小幅值确定为第二级信号采集通道覆盖信号的最大幅值。为了更详细的介绍上述各级信号采集通道对应的分压比例的计算过程，下面将以本发明实施例提供的激光测距中回波信号接收装置的动态范围为5个数量级，信号采集卡的采集范围为10-250mV为例进行计算。5个数量级的动态范围，对应的电压幅值为100000mV，因此，信号接收端110允许输入的最大电压幅值为100000mV，而信号采集卡122对应预设采集范围中的最大采集值为250mv，因此，根据公式(1)可以计算出第一级信号采集通道的放大倍数为G1＝250mV/100000mV＝1/400，根据第一级信号采集通道的放大倍数及信号采集卡122的预设采集范围的最大采集值，通过公式250mv/G1可以计算出第一级信号采集通道覆盖信号的最大幅值，由于G1的大小为1/400，因此可以计算出第一级信号采集通道覆盖信号的最大幅值为100000mV，根据第一级信号采集通道的放大倍数及信号采集卡122对应预设采集范围的最小采集值，通过公式10mv/G1可以计算出第一级信号采集通道覆盖信号的最小幅值为4000mV，将第一级信号采集通道覆盖信号的最小幅值4000mV确定为第二及信号采集通道覆盖信号的最大幅值。之后，根据第二级信号采集通道覆盖信号的范围对应的最大幅值以及信号采集卡122对应预设采集范围的最大采集值，通过G2＝250Mv/4000mV＝1/16，计算第二级信号采集通道的放大倍数，根据第二级信号采集通道对应的放大倍数及信号采集卡122对应预设采集范围的最小采集值，通过10mV/G2＝160mV计算出第二级信号采集通道覆盖信号的最小幅值，将第二级信号采集通道覆盖信号的最小幅值确定为第三级信号采集通道覆盖信号的最大幅值，根据第三级信号采集通道覆盖信号的最大幅值及信号采集卡122对应预设采集范围的最大采集值，可以确定第三级信号采集通道的放大倍数为1。通过上述方法，确定出当激光测距中回波信号接收装置的动态范围为5个数量级时，需要三级信号采集通道，且三级信号采集通道的放大倍数分别为1、1/16、1/400,但是通过上述方式确定出的各级信号采集通道对应的放大倍数，使得第二级信号采集通道和第三级信号采集通道的覆盖信号有部分重叠，而第一级信号采集通道和第二级信号采集通道的覆盖信号没有重叠，为了使得第一级信号采集通道和第二级信号采集通道的覆盖信号范围也存在部分重叠，可以对第二级信号采集通道对应的放大倍数进行微调，可以将第二级信号采集通道对应的放大倍数微调为1/20，这样三级信号采集通道对应的放大倍数分别为1、1/20、1/400，而三级信号采集通道分别对应的覆盖信号范围为10-250mV、200-5000mV、4000-100000mV，即放大倍数为1的信号采集通道对应的覆盖信号范围为10-250mV，放大倍数为1/20的信号采集通道对应的覆盖信号范围为200-5000mV，放大倍数为1/400的信号采集通道对应的覆盖信号范围为4000-100000mV。上述只是举例说明各级信号采集通道对应的分压比例的计算过程，并没有限定激光测距回波信号的接收装置可接受回波信号的动态范围。其中，作为一个实施例，如图2所示，上述各分压单元121均包括第一电阻1211和第二电阻1212；第一电阻1211的一端与信号接收端110连接，第一电阻1211的另一端与第二电阻1212及信号采集卡122连接。在本发明实施例中，第二电阻1212和该第二电阻所在的信号采集通道120中的信号采集卡122并联，第二电阻1212上的分压和信号采集卡122上的分压相等。在本发明实施例中，上述第一电阻1211和第二电阻1212满足公式(2)；R2R1+R2=G---(2)]]>其中，在公式(2)中，R2为第二电阻1212的阻值，R1为第一电阻1211的阻值，G为所述第一电阻1211和第二电阻1212所在信号采集通道对应的分压比例。上述第一电阻1211和第二电阻1212所在信号采集通道对应的分压比例就是第一电阻1211和第二电阻1212所在信号采集通道的放大倍数。一般情况下，上述第一电阻1211的阻值不宜过大，一般小于10KΩ，第一电阻1211可以随意选取小于10kΩ的任意阻值，根据选取的第一电阻1211的阻值及第一电阻1211所在信号采集通道的放大倍数，可以计算出第二电阻1212的阻值。其中，上述第一电阻1211可以为一个电阻或者多个电阻串联组成；上述第二电阻1212可以为一个电阻或多个电阻串联组成。上述第一电阻1211和第二电阻1212不管是由一个电阻组成，还是多个电阻串联组成，第一电阻1211和第二电阻1212的阻值只需要满足关系式(2)，且第一电阻1211的阻值小于10kΩ即可。其中，在本发明实施例中，各级信号采集通道还包括信号处理单元；信号处理单元与所述信号采集通道中的分压单元121及信号采集卡122连接。在本发明实施例中，各级信号采集通道120中均设置有信号处理单元，信号处理单元与该信号采集通道中的分压单元121及信号采集卡122连接。上述信号处理单元的一端与分压单元121连接，另一端与信号采集卡122连接，信号处理单元接收分压单元121传输的分压后的电信号，对该电信号进行放大、滤波处理，并传输处理后的电信号给信号采集卡122，由信号采集卡对其进行采集。其中，作为一个实施例，上述信号接收端110包括光电探测器及信号接收元件；信号接收元件接收激光测距中的回波信号，并传输上述回波信号给光电探测器，光电探测器将上述回波信号转换成电信号，传输上述电信号给各级信号采集通道。其中，上述各级信号采集通道120中的信号采集卡122均与上位机连接，将采集的电信号传输给上位机。信号采集卡122与上位机可以有线连接，也可以无线连接，无线连接可以通过网络连接实现，该网络连接可以是WI-FI(Wireless-Fidelity，无线保真)网络连接、3G(3rd-Generation，第三代移动通信技术)网络连接或者4G(the4Generationmobilecommunicationtechnology，第四代移动通信技术)网络连接。上述上位机可以是手机、计算机、PAD(portableandroiddevice，平板电脑)等。各级信号采集通道120中的信号采集卡122将该信号采集卡122采集的电信号传输给上位机，由上位机根据该电信号获取目标物体的距离及灰度信息等。本发明实施例提供的激光测距中回波信号的接收装置，包括信号接收端及多级信号采集通道，通过多级信号采集通道采集回波信号，能够有效的扩展采集的回波信号的动态范围，能够保证回波信号接收的完整性，保证了测量的目标物体的距离和灰度信息的准确性。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本
技术领域：
：的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3