飞行时差测距系统及其实现方法与流程

本发明涉及测距领域，特别是涉及一种飞行时差测距系统及其实现方法。

背景技术：

随着当代电子技术的不断发展与普及，测距产品在日常生活以及工业控制领域的应用日益广泛，精度以及量程作为测距仪的重要性能指标越来越受到市场的重视，业内为提升测距仪这两项指标而使出的手段也是层出不穷，多种多样。

传统的测距方法有测远标定法，双光路误差抵消法，放大电路agc(automaticgaincontrol，自动增益控制)法、tof(timeofflightmeasurement，飞行时差测距)法等。

标定法在硬件电路上以固定的发射功率、固定的接收功率、固定的接收放大增益，通过软件多次标定来进行测距。该方法近距离或者高反射时信号容易出现饱和失真，展宽失真等，此时测距误差较大，使用多次标定也无法消除精度差缺陷。

双光路误差抵消法是在标定法的基础上采用apd(avalanchephotodiode，雪崩光电二极管)增益调整或ld(laserdiode，激光二极管)功率调整来保证近距离或高反射情况下信号不会出现饱和失真等问题，同时外光路增益改变时内光路基准能同步改变增益从而抵消增益调整带来的误差，做到既保证信号调整又不失去精度。但在传统的ld功率调整上可调节范围有限，无法兼顾精度高和量程远，同时调节apd对信噪比影响大，效果不佳。

放大电路agc法的实现方式是在双光路法的基础上，在接收放大电路上做一级agc电路来实现增益调整度扩大，同样的由于近距离或者高反时，在前级跨阻部分信号已经出现饱和、展宽，后级agc已经失去作用，表现出的性能依然不能满足要求。

传统的tof测距，发射功率调整比较小，从而导致测距量程小或者测距精度较差；但是脉冲测距传感器测量精度和量程是矛盾的关系，测量距离近时外部干扰小，信噪比高，精度高；测量距离远时外部干扰大，信噪比低，精度差。并且，提高脉冲传感器的量程，需要将发射功率和接收电路增益、apd接收功率都提高，这样导致近距离时信号会出现饱和失真，使精度变差。

因此传统的tof测距方式需要改进。

申请人在2017年提交了申请号为cn201710273407.5的中国专利申请，公开了“一种大量程高速高精度激光测距系统，其包括有主控制模块，显示电路模块，键盘电路模块，激光二极管高压驱动电路模块，脉冲激光发射电路模块，雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块，时间鉴别电路模块其中，激光二极管高压驱动电路模块与脉冲激光发射电路模块电控联接，激光二极管高压驱动电路模块与所述主控制模块电控联接；雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块及时间鉴别电路模块依次电控联接后与主控制模块电控联接，在雪崩光电二极管光电转换电路还联接有崩光电二极管高压偏置电路模块，光电二极管高压偏置电路模块与主控制模块电控联接。”还公开了相关的技术方案。但经过两年后，申请人又做出了新的改进。

技术实现要素：

为了解决传统的tof测距存在的上述技术问题，本发明提供一种飞行时差测距系统及其实现方法。

在一个实施例中，一种飞行时差测距系统，包括用于将测距信号转换为距离的计算模块；还包括：

发射功率高压驱动模块，用于按发射档位的发射高压发射激光束；

光信号接收转换模块，用于获取被测物反射的激光束并且按固定的接收高压将反射的激光束转换为电信号；

其中，所述发射档位根据所述光信号接收转换模块所接收到信号的强弱程度而调整。

在一个实施例中，所述的飞行时差测距系统还包括：发射档位设置模块，用于将发射档位设为初始发射档位与调整发射档位以分档控制发射高压。

在一个实施例中，各所述发射档位的发射高压的大小顺序设置。

在一个实施例中，各所述发射档位的发射高压的大小递增设置或者递减设置。

在一个实施例中，所述发射档位根据所述光信号接收转换模块所接收到信号的强弱程度而调整中，还包括：

自动增益控制模块，用于对接收的激光束转化的电信号与预设电压阈值比较后进行增益调节并输出接收信号；及

峰值检测模块，用于对增益调节后输出的接收信号进行采样捕捉后进行跟随驱动并反馈一模拟信号至微控制器。

在一个实施例中，所述自动增益控制模块包括两个联作的比较单元，两个所述比较单元将预设电压阈值和微控制检测出的峰值进行比较后，自动对接收的激光束转化的电信号进行增益调节并输出接收信号。

在一个实施例中，所述峰值检测模块包括信号跟随器，该信号跟随器可以对增益调节后输出的微弱接收信号进行采样捕捉后进行跟随驱动反馈一模拟信号至微控制器。

在一个实施例中，所述飞行时差测距系统还包括光信号跨阻放大模块，用于跨阻固定放大电信号。

在一个实施例中，所述发射档位的发射高压在10v至150v区间调整。

在一个实施例中，所述光信号接收转换模块还用于在50v至110v区间调整接收高压。

在一个实施例中，所述发射功率高压驱动模块设有预测距离输入器，所述预测距离输入器用于输入预测距离，所述发射档位设置模块用于根据所述预测距离对应的档位控制初始发射高压。

在一个实施例中，一种飞行时差测距系统的实现方法，其包括步骤：

s1，将发射档位设为初始发射档位；

s2，按发射档位的发射高压发射激光束；

s3，获取被测物反射的激光束；

s4，按固定的接收高压将反射的激光束转换为电信号；

s5，跨阻固定放大电信号；

s6，对放大后的电信号进行自动增益调节；

s7，后级固定增益将电信号再放大后得到最终幅值信号；

s8，自动增益下，增益值根据最终幅值信号和预设电压阀值之间的关系进行增大或者减小调节；

s9，最终幅值信号经处理后变为数字信号，并给到微控制器，记为停止时间；

s10，微控制器计算起始时间和停止时间的时间差，并将时间差转换为距离值。

在一个实施例中，步骤s8中，当增益值不大于最大的预设增益阈值并且不小于最小的预设增益值时，将发射档位调节为该级发射档位，继续执行步骤s2；当增益值大于最大预设增益阈值或者小于最小预设增益阀值时，调到下一个发射档位，继续执行步骤s2。

上述飞行时差测距系统及其实现方法，根据接收到信号的强弱程度而调整发射档位从而调整发射高压，由此可以最大化提高发射功率范围，做到系统量程最大化，非线性失真最小化，从而使测距性能发挥至最优。

附图说明

图1为本发明一实施方式的飞行时差测距系统的示意图；

图2为本发明另一实施方式的飞行时差测距系统的发射功率高压驱动模块示意图；

图3为本发明另一实施方式的飞行时差测距系统的apd增益电路模块示意图；

图4为本发明另一实施方式的飞行时差测距系统的apd接收高压偏置电路示意图；

图5为本发明另一实施方式的飞行时差测距系统的agc增益放大电路示意图；

图6为本发明另一实施方式的飞行时差测距系统的后级固定增益电路模块示意图；

图7为本发明另一实施方式的飞行时差测距系统的峰峰值检测电路模块示意图；

图8为本发明一实施方式的飞行时差测距系统的实现方法的流程示意图；

图9为本发明一实施方式的飞行时差测距系统的实现方法的发射档位换挡流程示意图；

图10为本发明另一实施方式的飞行时差测距系统的实现方法的agc增益调节流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以许多不同的形式来实现，并不限于本发明所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本发明所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，一种飞行时差测距系统，包括用于将测距信号转换为距离的计算模块；还包括：发射功率高压驱动模块，用于按发射档位的发射高压发射激光束；光信号接收转换模块，用于获取被测物反射的激光束并且按固定的接收高压将反射的激光束转换为电信号；其中，所述发射档位根据所述光信号接收转换模块所接收到信号的强弱程度而调整。上述飞行时差测距系统，根据接收到信号的强弱程度而调整发射档位从而调整发射高压，由此可以最大化提高发射功率范围，做到系统量程最大化，非线性失真最小化，从而使测距性能发挥至最优。所述计算模块用于将电信号作为测距信号并转换为距离。

为了提高测量距离和增加测量精度，在一个实施例中，所述的飞行时差测距系统还包括：发射档位设置模块，用于将发射档位设为初始发射档位与调整发射档位以分档控制发射高压。也就是说，在一个实施例中，一种飞行时差测距系统，包括：用于将测距信号转换为距离的计算模块；发射功率高压驱动模块，用于按发射档位的发射高压发射激光束；光信号接收转换模块，用于获取被测物反射的激光束并且按固定的接收高压将反射的激光束转换为电信号；发射档位设置模块，用于将发射档位设为初始发射档位与调整发射档位以分档控制发射高压；用于对接收的激光束转化的电信号与预设电压阈值比较后进行增益调节并输出接收信号的自动增益控制模块；用于对增益调节后输出的接收信号进行采样捕捉后进行跟随驱动并反馈一模拟信号至微控制器的峰值检测模块；其中，所述发射档位设置模块的所述发射档位根据所述光信号接收转换模块所接收到信号的强弱程度而调整。所述计算模块用于将电信号作为测距信号并转换为距离。光信号接收转换模块接收光信号并转换为电信号。其他实施例以此类推，下面不再赘述。较好的是，所述光信号接收转换模块为采用雪崩光电二极管的光电转换电路模块；在一个实施例中，所述光信号接收转换模块为采用雪崩光电二极管的光电增益转换电路模块。较好的是，所述发射档位的数量根据所述的飞行时差测距系统的精度需求设置。在一个实施例中，各所述发射档位的发射高压的大小顺序设置。在一个实施例中，各所述发射档位的发射高压的大小递增设置或者递减设置。较好的是，各所述发射档位的发射高压位于预设电压范围内。在一个实施例中，所述发射档位的发射高压在10v至150v区间调整。也就是说，所述发射功率高压驱动模块还用于在10v至150v区间调整发射高压。在一个实施例中，所述光信号接收转换模块还用于在50v至110v区间调整接收高压。由此可见，所述的飞行时差测距系统最大的好处就是其他增益保持固定不变，采用分档控制发射高压，可以很快找到准确的档位，从而实现大范围发射功率可调，得到高精度的大量程测距结果。

为了设置更精确的初始发射档位，避免调整次数过多，还有提升测距效率，在一个实施例中，所述发射功率高压驱动模块设有预测距离输入器，所述预测距离输入器用于输入预测距离，所述发射档位设置模块用于根据所述预测距离对应的档位控制初始发射高压。也就是说，在一个实施例中，一种飞行时差测距系统，包括用于将测距信号转换为距离的计算模块；还包括：发射功率高压驱动模块，用于按发射档位的发射高压发射激光束；光信号接收转换模块，用于获取被测物反射的激光束并且按固定的接收高压将反射的激光束转换为电信号；其中，所述发射档位根据所述光信号接收转换模块所接收到信号的强弱程度而调整；所述发射功率高压驱动模块设有预测距离输入器，所述预测距离输入器用于输入预测距离，所述发射档位设置模块用于根据所述预测距离对应的档位控制初始发射高压。其他实施例以此类推，下面不再赘述。较好的是，所述预测距离输入器包括移动终端或者小键盘。在一个实施例中，所述移动终端以无线连接方式接入到所述发射功率高压驱动模块；在一个实施例中，所述小键盘以usb连接方式接入到所述发射功率高压驱动模块。较好的是，所述预测距离输入器为其他传统测距仪，例如采用测远标定法、双光路误差抵消法火放大电路agc法的传统测距仪。由此，可以在预测特别是目测或者其他传统测距仪的简单测量前提下，先估算一个大致的距离，以此设置预测距离，从而可以减少调整次数，提高测距效率。

本发明中，预设电压阈值，是指电信号的预设电压阈值或电压峰值阈值，一般为1v；微控制器检测出的峰值，也是电压峰值，是一个动态变化值。

在一个实施例中，所述的飞行时差测距系统还包括：光信号跨阻放大模块，用于跨阻固定放大电信号；自动增益控制模块，用于对接收的激光束转化的电信号进行增益调节并输出接收信号。具体是：自动增益控制模块用于将agc实际增益值与预设增益阈值进行比较；当agc实际增益值不大于agc最大预设增益阈值且不小于agc最小预设增益阀值时，由所述计算模块对信号进行处理并转换为距离；当agc实际增益值大于agc最大预设增益阈值或小于agc最小预设增益阀值时，由所述发射档位设置模块将发射档位调节为下一级发射档位。

也就是说，一种飞行时差测距系统，包括：用于将测距信号转换为距离的计算模块；发射功率高压驱动模块，用于按发射档位的发射高压发射激光束；光信号接收转换模块，用于获取被测物反射的激光束并且按固定的接收高压将反射的激光束转换为电信号；发射档位设置模块，用于将发射档位设为初始发射档位与调整发射档位以分档控制发射高压；光信号跨阻放大模块，用于跨阻固定放大电信号；自动增益控制模块，用于将放大的电信号与预设电压阈值进行比较，并自动增益调节后输出接收信号；峰值检测模块，用于对增益调节后输出的接收信号进行采样捕捉后进行跟随驱动并反馈一模拟信号至微控制器。其中，所述自动增益控制模块包括两个联作的比较单元，两个所述比较单元将预设电压阈值和微控制器检测出的峰值进行比较后，自动对接收的激光束转化的电信号进行增益调节并输出接收信号；所述峰值检测模块包括信号跟随器，该信号跟随器可以对增益调节后输出的微弱接收信号进行采样捕捉后进行跟随驱动反馈一模拟信号至微控制器。

自动增益控制模块中，agc实际增益值会根据最终接收的电信号和预设电压阀值比较后进行增大或者减小调整，调整到位后当agc实际增益值不大于agc最大预设增益阈值且不小于agc最小预设增益阀值时，由所述计算模块对电信号进行处理并转换为距离；当agc实际增益值大于agc最大预设增益阈值或小于agc最小预设增益阈值时，由所述发射档位设置模块将发射档位调节为下一级发射档位。也就是说，所述自动增益控制模块在agc实际增益值大于agc最大预设增益阈值或小于agc最小预设增益值时，由所述发射档位设置模块调整所述发射档位，也就是根据光信号接收转换模块所接收到电信号的强弱程度而调整。其他实施例以此类推，下面不再赘述。

较好的是，两个所述比较单元还用于agc实际增益值大于最大agc预设增益阈值，也即是判断增益阈值时，进一步判断下一级发射档位是否存在，是则由所述发射档位设置模块将发射档位调节为下一级发射档位，以使所述发射功率高压驱动模块继续按发射档位的发射高压发射激光束从而继续进行测距；否则由所述计算模块直接采用当前的发射档位的数据，对信号进行处理并转换为距离。较好的是，所述比较单元还用于当放大的电信号不大于预设阈值时，进一步判断该放大的电信号是否不小于预设最小值，是则由所述发射档位设置模块将发射档位设为上一级发射档位，以使所述发射功率高压驱动模块继续按发射档位的发射高压发射激光束从而继续进行测距；否则由所述计算模块对信号进行处理并转换为距离。

较好的是，agc最大预设增益阈值和agc最小预设增益阈值分别根据应用实际而调整以提升精确度和测距效率。由此，测试时系统根据接收到的信号强弱，自动调节发射高压档位，从而在合适的接收高压、固定合适的跨阻值、合适的agc增益条件下，可保证信号不失真。

在一个实施例中，飞行时差测距系统的实现如图1所示，发射功率a1发射出脉宽1μs、频率1k-10k范围的激光束；被测物反射所发射来的激光束；经光机构后雪崩光电二极管(avalanchephotodiode，apd)接收所反射回来的激光束，转换为电信号，并由跨阻固定电路，也即是apd增益电路a2进行电信号放大；agc增益电路a3中，进行agc增益放大；后级固定增益电路a4再对接收信号做固定放大后，得到最终幅值的接收电信号，峰峰值检测电路对最终的接收信号进行峰峰值检测处理，mcu根据检测到的峰峰值和预设电压阀值做比较后再指示agc增益电路做出对应的调节；同时距离计算模块根据激光管发射时刻与mcu抓取到接收信号的时刻差计算出测量距离。其中，通过峰峰值检测电路，对检测的rx_sig信号进行跟随放大处理，并转换成模拟信号输出至微控制器。这样的测量系统为单发射单接收光路系统，该系统发射驱动模块可从10v-150v调整发射高压，该系统的接收驱动模块可从50v-110v调整接收高压，该系统的后级信号可agc调节，该系统的接收信号可固定调。由此，可以最大化提高发射功率范围，并保证接收信号从跨阻固定放大、agc增益放大、后级固定运放均能不失真，做到系统量程最大化，非线性失真最小化，从而使测距性能发挥至最优。

所述发射档位根据所述光信号接收转换模块所接收到信号的强弱程度而调整中，是由agc模块及峰值检测模块来实现的。其中，峰值检测模块则用于对增益调节后输出的接收信号进行采样捕捉后并反馈一模拟信号至微控制器，控制器将检测到的该模拟信号转换为数字信号后与预设电压阀值比较后进行agc增益调节。

本发明测距系统中，设置一个固定的预设电压阈值1v，并通过agc模块将检测到的电压峰值与预设电压阈值进行比较，根据比较的结果动态由agc电路对于电信号进行增益信号的大小调节，并输出增益信号，也是增益调节后的接收信号。此时输出的增益信号还是很弱，不易于被捕捉到。因此，进一步的，通过峰值检测模块对于弱小的增益信号进行采样、跟随驱动后，输出模拟信号并反馈至微控制器(图中未示出)中，由微控制器进行调节后，再次通过agc增益电路，将检测出的电压峰值与预设电压阈值进行下一个循环的峰值比较，依次类推。

再进一步地，自动增益控制模块中的两个比较单元分别与预设电压阈值和微控制器检测出的峰值进行比较后，自动对接收的激光束转化的电信号进行增益调节并输出接收信号；峰值检测模块中的信号跟随器可以对增益调节后输出的微弱接收信号采样捕捉后进行跟随驱动并反馈模拟信号至微控制器。信号跟随器为两个，按照前后串联式组成，对输入弱小的接收信号，即rx_sig信号进行跟随驱动，以增加接收信号的电流信号驱动，并输出模拟信号至微控制器，在经由agc电路，由微控制器(mcu)将检测出动态的电压峰值与预设阈值进行下一个循环的峰值比较，输出比较结果，以此类推。

在一个实施例中，所述发射功率高压驱动电路，简称发射功率电路a1如图2所示，其中，hvdd_tx_5v为boost电源输入，l7为电感、u6为高耐压大电流mos管，d3为高耐压快速二极管，c56为耐高压电容，u11为升压芯片，r33、r78、q11、q10、q9配合u11的fb管脚组成反馈比较电压，q8、r26、r85、r86用于控制u11的set管脚。当u11控制u6导通时，电流流向为hvdd_tx_5v到电感l7，再到u6后到gnd，此时对电感l7进行储能；当u11控制u6不导通时，电流流向为hvdd_tx_5v到电感，再经d3后流到c56，此时储存在l7中的电流对c56进行充电。电路中的adj_comp_sun_power是由mcu输出的dac信号，tx_p01、tx_p02、tx_p03三路信号由mcu直接控制。要求输出第一档发射高压时，tx_p01信号为高，tx_p02、tx_p03信号均为低，此时fb电压由r33、c54、r62、r63、r64、q11、r78、adj_comp_sun_power组成，此时输出电压可调节范围为10-65v，优选，计算机软件控制程序固定第一档发射高压为13.5v。要求输出第二档发射高压时，tx_p02信号为高，tx_p01、tx_p03信号均为低，此时fb电压由r33、c54、r61、r731、r75、q10、r78、adj_comp_sun_power组成，此时输出电压可调节范围为55-110v，优选，计算机软件控制程序固定第二档发射高压为60v。要求输出第三档发射高压时，tx_p03信号为高，tx_p01、tx_p02信号均为低，此时fb电压由r33、c54、r74、r76、r87、q9、r78、adj_comp_sun_power组成，此时输出电压可调节范围为105-150v，优选，计算机软件控制程序固定第三档发射高压为140v。在使用时，飞行时差测距系统根据接收到的信号强弱，自动调节发射高压档位，从而在合适的接收高压、固定合适的跨阻值、合适的agc增益条件下，可保证信号不失真。

在一个实施例中，所述光信号接收转换模块设有apd接收高压偏置电路，又称apd接收功率电路如图4所示，该apd接收高压偏置电路为一个mcu控制的boost升压电路，mcu通过控制pwm的占空比来实现高压输出值的调节，由此，可以提供高压可控的电源，并且，通过改变apd驱动高压就可以改变光信号接收转换模块中光信号转换为电流信号的增益值。

在一个实施例中，所述光信号跨阻放大模块用于将电流信号转换为电压信号，例如将电流信号按一定的电阻关系转换为电压信号进行固定放大。在一个实施例中，所述光信号接收转换模块设有雪崩光电二极管(apd)增益电路，即跨阻固定增益电路，或者又称为apd接收功率电路如图3所示，用于将接收到的反射激光束转换为电信号。

在一个实施例中，agc模块将检测到的电压峰值与预设电压阈值进行比较，根据比较的结果动态由agc电路对于电信号进行增益信号的大小调节，并输出增益信号，也是增益调节后的接收信号。agc放大电路，又称agc增益电路a3，如图5所示，u17和u19级联作为agc芯片(又称比较器)放大环节，agc芯片的增益值由其gpos与gneg两个管脚之间的压差决定，通过固定gneg管脚电压，由mcu的dac脚控制gpos管脚输出ctr_agc电压值，与gneg管脚上的工作电压值进行比较，实现对接收信号增益的调节，此时系统可随时控制和读取gpos管脚的电压值，方便自动控制。

较好的是，所述比较单元还用于在放大的电信号与预设阈值进行比较之前，先确定下一级发射档位是否存在，存在时则直接将放大的电信号与预设阈值进行比较，不存在时则采用预设最小值作为所述预设阈值再将放大的电信号与预设阈值进行比较。各实施例中，采用放大的电信号的峰值作为放大的电信号，例如将其与预设阈值进行比较。由此，与传统的测距仪系统在增益调节方面的措施对比，本发明的优点是可以自动根据测量距离选择发射电压档位，大范围调节发射高压，配合控制接收高压和控制agc，可保证全量程信号不失真，提高测量精度。

较好的是，所述计算模块设有接收信号增益电路模块或者所述飞行时差测距系统设有连接所述计算模块的接收信号增益电路模块，用于对接收信号进行增益。较好的是，所述比较单元设有峰峰值检测电路模块，或者所述飞行时差测距系统设有连接所述比较单元的峰峰值检测电路模块，用于检测放大的电信号的峰峰值。在一个实施例中，，后级固定增益电路a4如图6所示，是对agc增益电路输出的接收信号(也就是前面所述的电信号)进行2倍放大。

在一个实施例中，所述峰峰值检测电路如图7所示。其中，对接收到接收信号增益电路a4输出的接收信号，即rx_sig信号进行峰值检测，此时的rx_sig信号很弱小，通过信号跟随器u14和二极管d6后，c63进行储能，由于c63容值很小，c63上电压很快即可达到rx_sig信号的峰值强度，该值通过信号跟随器u16a后经vpp_detect被mcu的adc口捕获，输出模拟控制vpp_rls信号至微控制器，vpp_rls信号的高低电平使q6每5个发射脉冲对c63的电压释放一次，从而实时监测、驱动rx_sig信号强度。由此，可以通过采用分档控制发射高压，实现大范围发射功率可调，并且该飞行时差测距系统的测距性能较佳，能达到高精度大量程的技术效果。

本测距系统中，agc增益电路a3、后级固定增益电路a4以及峰值检测电路组成一个闭环的信号增益调节控制电路系统，三个电路的控制中心为mcu(图中未示出)。agc增益电路a3中的sig_out端输出一个电信号(由接收到的激光束转换而来的)；该电信号被后级固定增益a4的sig_in端接收，进行2倍增益放大调节，输出增益信号，该增益信号还是很弱，且被峰值检测电路的rx_sig端接收，在经过信号跟随器驱动处理后，通过vpp_detec端输出模拟vpp_rls信号至mcu，并由mcu进行调整后，输出pwm脉冲信号至agc增益电路a3中并检测出动态的电压峰值，该电压峰值与agc芯片中预设电压阈值1v电压进行比较，输出比较结果，并实现智能自动调整、控制测距系统的发射功率，保证接收信号不失真。

在一个实施例中，一种飞行时差测距系统的实现方法，其采用任一实施例中所述的飞行时差测距系统实现，也就是说，所述的飞行时差测距系统的实现方法，应用了任一实施例中所述的飞行时差测距系统。

在一个实施例中，一种飞行时差测距系统的实现方法，如图8所示，其包括步骤：

s1，将发射档位设为初始发射档位；

s2，按发射档位的发射高压发射激光束；

s3，获取被测物反射的激光束；

s4，按固定的接收高压将反射的激光束转换为电信号；

s5，跨阻固定放大电信号；

s6，对放大后的电信号进行自动增益调节；

s7，后级固定增益将电信号再放大后得到最终幅值信号；

s8，自动增益下，增益值根据最终幅值信号和预设电压阀值之间的关系进行增大或者减小调节；

s9，最终幅值信号经处理后变为数字信号，并给到微控制器，记为停止时间；

s10，微控制器计算起始时间和停止时间的时间差，并将时间差转换为距离值。

当增益值不大于agc最大预设增益阈值并且不小于agc最小预设增益阀值时，将发射档位调节为该级发射档位，继续执行步骤s2。

较好的是，步骤s8中，判断下一级发射档位不存在时，采用当前的发射档位的数据，对电信号进行处理并转换为距离。在一个实施例中，步骤s8中，当agc增益值不大于agc最大预设增益阈值并且不小于agc最小预设增益阈值时，将发射档位调节为该级发射档位，继续执行步骤s2。

较好的是，步骤s8中，判断下一级发射档位不存在时，采用200作为所述agc最小预设增益阈值。

较好的是，步骤s1之前还包括步骤：预设至少二档发射高压档位，其中一档发射高压档位为初始发射档位。在一个实施例中，各档发射档位对应相异的发射高压。由此，可以根据接收到信号的强弱程度而调整发射档位从而调整发射高压，由此可以最大化提高发射功率范围，做到系统量程最大化，非线性失真最小化，从而使测距性能发挥至最优。

在一个实施例中，发射功率高压驱动模块中，发射高压档位有三档，对应三个档位的发射高压；在一个实施例中，如图2和9所示，发射档位有三档，第一个档位的发射高压值vfb1，此时的vfb1调整范围为10～65v，优选为13.5v；当第一档位的发射高压值达到极限无法调节时，进入第二档的发射高压值，此时的vfb2调整范围为55～110v，优选为65v；相应地，如果当第二档位的发射高压值达到极限无法调节时，进入第三档的发射高压值，此时的vfb3调整范围为105～150v，优选为140v。这样，测试时系统根据接收到的信号强弱，自动调节发射高压档位，从而在合适的接收高压、固定合适的跨阻值、合适的agc增益条件下，可保证信号不失真。

本实施例中，如图9所示，预设agc增益阈值分别为200和600；其中，200为agc最小预设增益阈值，600为agc最大预设增益阈值。agc增益电路a4的增益调节是在微控制器检测出的电信号的峰值与预设电压阈值进行比较后通过mcu控制系统来实现的。比如，通过软件预设电压峰值为1v，上电后开始默认为第一挡发射高压，接收高压、跨阻、接收信号增益a4均固定，此时系统为了保证微控制器检测出的电压峰值等于预设电压阈值1v，会动态调整agc的增益值，然后软件判断agc的增益值是否大于最大预设增益值600，若小于600，则系统软件通过微控制器继续控制发射高压调节为第一档；如果大于600，则系统软件通过微控制器控制发射高压调整为第二档，并且继续对agc增益值进行判断，若agc增益值还大于600，则系统软件通过微控制器控制发射高压调整为第三档，若小于600则保持系统软件通过微控制器控制发射高压调节第二档，同时如果小于200，则系统软件通过微控制器控制发射高压下降调节到第一档。当系统软件通过微控制器控制发射高压调到第三档后，也是比较增益值；如果agc增益值大于最小预设增益值200，则系统软件通过微控制器控制发射高压调整为继续第三档，如果agc增益值小于200，则系统软件通过微控制器控制发射高压调整为第二档。总之，测距系统时刻检测增益值并选择相应的发射高压档位，保证系统信号不饱和。

具体来说，如图9和10所示，峰峰值检测电路中，微控制器检测出的电压峰值(本实施例中也就是rx_sig信号值)和固定的预设电压阈值1v做比较，若电压峰值大于预设电压阈值1v时，减小agc增益值(本实施例中也称为agc-gain值)，目的是降低到预设电压阈值1v；若在第三档发射高压条件下，agc增益值已减小到200了，但是电压峰值还是大于预设电压阈值1v时，则跳到第二档发射高压；在第二档发射高压条件下，agc增益值减小为200了，但是电压峰值还是大于预设电压阈值1v时，则跳到第一档发射高压；若发射高压为第一挡且agc增益值减小为200时，电压峰值还是大于预设电压阈值1v，则使agc增益值为200。相反，若电压峰值小于预设电压阈值1v时，增大agc增益值，目的是增加到预设电压阈值1v。若在第一档发射高压条件下，agc增益值增大到600了，但是电压峰值还是小于预设电压阈值1v时，则跳到第二档发射高压；在第二档发射高压条件下，agc增益值增大到600了，但是电压峰值还是小于预设电压阈值1v时，则跳到第三档发射高压；若发射高压为第三挡且agc等于600时电压峰值还是小于预设电压阈值1v，则使agc增益值为600。

因此，飞行时差测距系统的实现方法中；步骤s1中，将发射档位设为第一档高压，也就是初始发射档位为第一档高压；步骤s5中，跨阻固定放大电信号，该电信号在agc增益放大及最后级固定放大后，最终幅值信号(本实施例中为rx_sig信号值)与预设电压阈值1v进行比较；步骤s6中，agc增益下，agc最终增益值(即agc-gain值)不大于最大增益预设阈值600时，对信号进行处理并转换为距离；当该agc最终增益值大于600时，但是电压峰值还是小于预设电压阈值1v时，将发射档位设为第二档高压，继续执行步骤s2，顺序执行s3与s4，然后步骤s5中继续将跨阻固定放大电信号，agc最终增益值与增益预设阈值600进行比较；步骤s6中，当agc最终增益值不大于增益预设阈值600时，进一步判断该agc最终增益值是否小于增益预设阈值200，是则采用第一档发射高压的数据，对信号进行处理并转换为距离；否则采用第二档发射高压的数据，对信号进行处理并转换为距离。当该agc最终增益值大于增益预设阈值600时，但是微控制器检测出的电压峰值还是小于预设电压阈值1v时，将发射档位设为第三档发射高压，继续执行步骤s2，顺序执行s3与s4，然后步骤s5中继续将跨阻固定放大电信号，并使agc最终增益值与agc最小增益预设阈值200进行比较；步骤s6中，当该agc最终增益值不大于agc最小增益预设阈值200时，若微控制器检测出的电压峰值大于电压阈值1v时，采用第二档高压的数据，对信号进行处理并转换为距离；当该agc最终增益值大于agc最小增益预设阈值200时，若微控制器检测出的电压峰值大于电压阈值1v时，采用第三档发射高压的数据，对信号进行处理并转换为距离。由此，可以实现根据接收到信号的强弱程度而在三档发射高压档位对应的三种发射高压中选取最优者，失真最小，使测距性能最优。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。