一种激光测距系统及其控制方法
【专利摘要】本发明揭示了一种激光测距系统，包括内光路，其特征在于：所述的内光路的光电二极管P1位于衍射光栅的正下方，所述的光电二极管P1经分压电阻R7、R10接三极管Q2的B极，经分压电阻R8、R9接三极管Q3的B极，所述的三极管Q2的E极经过电容C3，电阻R11与MCU相连，所述的三极管Q3的C极和发光二极管D1、D2相连，所述的发光二极管D1、D2分别通过电阻R3、R4和三极管Q1的E极相连，所述的三极管Q1的B极经电阻R1、R2与MCU相连。该系统借助于内光路的设计，实现计时开始时刻的准确判断，从而提高了激光测距的计时初始时刻的准确性，提高了整个系统的精度。
【专利说明】一种激光测距系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车主动安全领域，具体涉及一种激光测距系统.【背景技术】
[0002]目前，激光测距技术已经广泛应用于汽车主动安全领域。激光测距系统主要包括微处理器(以下简称MCU)、时间测量单元、激光发射器、光接收电路等主要部件，时间测量单元是计算飞行时间的。
[0003]传统的做法是微处理器发送一个脉冲给驱动激光发射器发射的M0S，激光发射器开始发射，同时这个脉冲也会送到时间测量单元作为计时的开始时刻。然而，脉冲到达时间测量单元的那一时刻，激光发射器由于本身因温度漂移引起的延时不可避免且时间难以标定，故真正发射激光的时刻是不确定的，也就是说时间测量单元接收到的脉冲作为开始计时时刻并不能真实的反应激光的发射时刻，导致计时误差，影响系统的测量精度。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是实现一种利用内光路电路结构改进提高激光测距精度的系统。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种激光测距系统，包括内光路，其特征在于:所述的内光路的光电二极管Pl位于衍射光栅的正下方，所述的光电二极管Pl经分压电阻R7、RlO接三极管Q2的B极，经分压电阻R8、R9接三极管Q3的B极，所述的三极管Q2的E极经过电容C3，电阻Rll与MCU相连，所述的三极管Q3的C极和发光二极管Dl、D2相连，所述的发光二极管Dl、D2分别通过电阻R3、R4和三极管Ql的E极相连，所述的三极管Ql的B极经电阻Rl、R2与MCU相连。
[0006]系统的MUC连接激光发射器，并与时间测量单元通信，所述的激光发射器发出的激光脉冲部分由内光路输送至光接收电路，部分经障碍物反射由光接收电路接收，所述的光接收电路与时间测量单元连接。
[0007]所述的电阻R1、R2、R3、R4、R7、R8、R9、R10、R11 的电阻分别为 4.7KQ ,97KQ ,3KQ ,3KQ ,5.1KQ ,5.1KQ ,5.1KQ ,5.1KQ、1KQ。
[0008]所述的电容C3为0.1 ii F。
[0009]所述的MCU (I)与外界通过CAN进行通信。
[0010]一种激光测距系统控制方法:
[0011]系统启动，MCU (I)控制激光发射器(2)发出激光脉冲；
[0012]内光路(3)将部分激光脉冲输送至光接收电路(4)；
[0013]光接收电路(4)将接收到的信号反馈给时间测量单元(5)开始计时，此时刻记为Tl ；
[0014]经过衍射光栅的其他大部分激光脉冲经过前方障碍物(6)后反射回来并经过光接收电路(4)输送给时间测量单元(5)，此时刻记为T2 ；[0015]MCU (I)计算障碍物距离S={C*(T2-Tl)}/2，其中C为光速。
[0016]一种激光测距系统控制方法，内光路接收的部分激光脉冲经过衍射光栅时，部分光照射到光栅正下方的光电二极管P1，流过光电二极管Pl的电流逐渐变大，达到一定值时，三极管Q3的B极达到了开启电压值，三极管Q3导通，三极管Ql导通与截止由MCU控制，在MCU发射脉冲给激光发射器的同时，控制三极管Ql导通，此时三极管Ql和三极管Q3同时导通，与此同时，发光二极管Dl和D2也导通，并开始发光，此时光接收电路接收到发光二极管Dl和D2发光信号。
[0017]进一步的，所述的发光二极管Dl和D2导通的同时，光电二极管Pl导通，导致三极管Q2同时导通，则发送一个高电平信号MCU_IN给MCU，此信号用作报警，当光电二极管Pl不导通的时候，MCU可得知此情况。
[0018]本发明的优点在于借助于内光路的设计，实现计时开始时刻的准确判断，从而提高了激光测距的计时初始时刻的准确性，提高了整个系统的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0020]图1是包含内光路的激光测距系统示意图；
[0021]图2是内光路的电路原理图；
[0022]上述图中的标记均为:1、MCU ;2、激光发射器；3、内光路；4、光接收电路；5、时间测量单元；6、障碍物。
【具体实施方式】
[0023]参见图1可知，激光测距系统的MUCl连接激光发射器2，并与时间测量单元5通信，激光发射器2发出的激光脉冲部分由内光路3输送至光接收电路4，部分经障碍物6反射由光接收电路4接收，光接收电路4与时间测量单元5连接。
[0024]参见图2可知，上述系统结构中内光路3主要由光电二极管P1、发光二极管Dl、D2、三极管Q1Q2Q3、电阻、电容C3组成,光电二极管Pl管位于衍射光栅的正下方，经分压电阻R7、RlO接三极管Q2的B极，经分压电阻R8、R9接三极管Q3的B极，三极管Q2的E极经过电容C3，电阻Rll与MCUl相连，三极管Q3的C极和发光二极管D1、D2相连，发光二极管D1、D2分别通过电阻R3、R4和三极管Ql的E极相连，三极管Ql的B极经电阻R1、R2与MCUl 相连。电阻 Rl、R2、R3、R4、R7、R8、R9、RIO、Rll 的电阻分别为 4.7KQ、97KQ、3KQ、3KQ ,5.1KQ ,5.1KQ ,5.1KQ ,5.1KQ、IKQ，电容C3为0.1 U F，上述参数能够确保系统稳定可靠的运行。
[0025]MCUl的功能是与时间测量单元进行通信，得到激光飞行时间的差值后，完成后续的算法。MCUl与外界通过CAN进行通信，和其他外部控制器共同完成一些复杂的操作。时间测量单元5由TDC-GP21 (时间数字转换器)及其基本的外围电路组成，GP21是双通道时间数字转换器，可以同时采集两个方向上接收到的脉冲信号。光接收电路4得到的电信号就是送往GP21的计时通道的，GP21可以设置阀值作为计时的开始标志。激光发射器2有驱动MOS (IXD_604)和激光二极管OSRAM SPL LL90_3组成。驱动MOS是为了保证提供给激光二极管足够的发射功率以及稳定性。[0026]激光测距系统的控制方法及其具体原理如下:
[0027]系统启动，MCUl发送脉冲给激光发射器2的驱动M0S,激光发射器2发射激光脉冲；
[0028]激光脉冲经过衍射光栅后将部分激光脉冲由内光路3接收，启动内光路3工作，之后内光路3输送信号至光接收电路4 ；
[0029]光接收电路4将接收到的信号反馈给时间测量单元5开始计时，此时刻记为Tl ；
[0030]经过衍射光栅的其他大部分激光脉冲经过前方障碍物6后反射回来并经过光接收电路4输送给时间测量单元5，此时刻记为T2 ；
[0031]那么，光脉冲总的飞行时间就是T2-T1，MCUl计算障碍物距离S= {C* (T2-T1)}/2，其中C为光速。
[0032]内光路3工作原理如下:激光脉冲经过衍射光栅的时候，部分光照射到光栅正下方的光电二极管P1，流过光电二极管Pl的电流逐渐变大，达到一定值时，三极管Q3的B极达到了开启电压值，三极管Q3导通，三极管Ql导通与截止由MCUl控制，在MCUl发射脉冲给激光发射器2的同时，控制三极管Ql导通，此时三极管Ql和三极管Q3同时导通，与此同时，发光二极管Dl和D2也导通，并开始发光，此时光接收电路4接收到发光二极管Dl和D2发光信号，同时，光电二极管Pl导通，导致三极管Q2同时导通，则发送一个高电平信号MCU_IN给MCU1，此信号用作报警，当光电二极管Pl不导通的时候，MCUl可得知此情况。
[0033]通过激光发射脉冲在发射的同时通过光栅的作用将部分光送到内光路3的光电二极管P1，内光路3完成光电转换和电光转换后通知时间测量单元5开始计时，从而提高了激光测距的计时初始时刻的准确性，从而提高了系统的精度。
【权利要求】
1.一种激光测距系统，包括内光路，其特征在于:所述的内光路的光电二极管Pl位于衍射光栅的正下方，所述的光电二极管Pl经分压电阻R7、RlO接三极管Q2的B极，经分压电阻R8、R9接三极管Q3的B极，所述的三极管Q2的E极经过电容C3，电阻Rll与MCU (I)相连，所述的三极管Q3的C极和发光二极管D1、D2相连，所述的发光二极管D1、D2分别通过电阻R3、R4和三极管Ql的E极相连，所述的三极管Ql的B极经电阻Rl、R2与MCU (I)相连。
2.根据权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于:系统的MUC(I)连接激光发射器(2)，并与时间测量单元(5)通信，所述的激光发射器(2)发出的激光脉冲部分由内光路(3)输送至光接收电路(4)，部分经障碍物(6)反射由光接收电路(4)接收，所述的光接收电路(4)与时间测量单元(5)连接。
3.根据权利要求1或2所述的激光测距系统，其特征在于:所述的电阻Rl、R2、R3、R4、R7、R8、R9、R10、R11 的电阻分别为 4.7KQ ,97KQ ,3KQ ,3KQ ,5.1KQ ,5.1KQ ,5.1KQ ,5.1Km
4.根据权利要求1或2所述的激光测距系统，其特征在于:所述的电容C3为0.1 y F。
5.根据权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于:所述的MCU(I)与外界通过CAN进行通信。
6.一种激光测距系统控制方法，其特征在于: 系统启动，MCU (I)控制激光发射器(2)发出激光脉冲； 内光路(3)将部分激光脉冲输送至光接收电路(4)； 光接收电路(4)将接收到的信号反馈给时间测量单元(5)开始计时，此时刻记为Tl ； 经过衍射光栅的其他大部分激光脉冲经过前方障碍物(6)后反射回来并经过光接收电路(4)输送给时间测量单元(5)，此时刻记为T2 ； MCU (I)计算障碍物距离S={C*(T2-Tl)}/2，其中C为光速。
7.根据权利要求6所述的激光测距系统控制方法，其特征在于:内光路(3)接收的部分激光脉冲经过衍射光栅时，部分光照射到光栅正下方的光电二极管P1，流过光电二极管Pl的电流逐渐变大，达到一定值时，三极管Q3的B极达到了开启电压值，三极管Q3导通，三极管Ql导通与截止由MCU (I)控制，在MCU (I)发射脉冲给激光发射器(2)的同时，控制三极管Ql导通，此时三极管Ql和三极管Q3同时导通，与此同时，发光二极管Dl和D2也导通，并开始发光，此时光接收电路(4)接收到发光二极管Dl和D2发光信号。
8.根据权利要求7所述的激光测距系统控制方法，其特征在于:所述的发光二极管Dl和D2导通的同时，光电二极管Pl导通，导致三极管Q2同时导通，则发送一个高电平信号MCU_IN给MCU (1)，此信号用作报警，当光电二极管Pl不导通的时候，MCU (I)可得知此情况。
【文档编号】G01S17/10GK103576163SQ201310469752
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】段山保, 毛琦, 李济林, 朱德亚, 周宏
申请人:奇瑞汽车股份有限公司