具有接收器链的电光飞行时间测距仪的制作方法

1.本发明涉及根据飞行时间原理的电光测距仪(electro-optic distance meter)。


背景技术：

2.用于确定期望距离的各种原理和方法在光学和/或光电距离测量领域中是已知的。一种方法是朝着待测量目标发射脉冲电磁辐射(例如，激光)，并且随后接收来自该目标(作为反向散射物体)的回波，其中，到待测量目标的距离可以基于脉冲的传播时间来确定。这种脉冲式飞行时间(tof，即，time-of-flight)测距仪在许多领域中作为标准解决方案随时间而盛行。
3.使用两种不同的方法来检测返回脉冲。
4.在所谓的阈值方法中，当入射到所使用的测距仪的检测器上的辐射在结合tia(transimpedance amplifier，跨阻抗放大器)或spad或sipm利用apd(avalanche photo diode，雪崩光电二极管)或pin-二极管将光信号转换成电信号之后的强度然后超过特定阈值时，检测到所接收的光脉冲，其中，这通常是借助于比较器级(即，比较器)来实现的。该阈值防止来自背景或电子器件的噪声和干扰信号被不正确地检测为有用信号，即，作为所发射的光脉冲的反向散射光。
5.阈值方法的一个缺点是，例如，在例如由较大测量距离或较低反射目标造成的弱反向散射脉冲的情况下，如果脉冲强度降低到检测阈值以下(即，低于阈值)，则检测不再可能。
6.另一缺点是在阈值方法的范围内通常使用的许多已知的时间-数字转换器(time-to-digital converters，tdc)的复杂结构和/或相对于比较器信号的时间确定缺乏精度(即，过低的分辨率)。另外，必须校正所谓的距离走动(range walk)(因过改变的幅值而造成的距离误差/漂移)。
7.另一种方法是基于反向散射转换脉冲的采样(wfd方法，波形数字化)。因此，在这种情况下检测返回信号，使用具有tia或spad或sipm的apd/pin二极管将由检测器获取的辐射转换成电信号，利用adc对该电信号进行采样，在所采样的范围内标识脉冲，并且最终以较高的精度按时间顺序确定所述脉冲的位置。通过使用与所发送的信号的发射速率或编码序列同步的所接收到的信号的足够数量的采样值和/或总和，在不利的情况下也可以标识有用的信号，以使也可以测量有噪声或经受干扰的更大距离或背景场景。数字相位测量是这种测量方法的亚变体。
8.在这种所谓的波形数字化方法(wfd方法)中，电子接收器电路的有限线性调制范围也是有问题的。在接近的范围内，信号可以使接收器饱和，使得所接收到的信号的在从光信号转换成电信号之后的形状不再被正确地查明，并且传播时间、往返延迟时间因信号畸变而以不足够的准确度被确定。
9.因此，目前已知的并且基于脉冲渡越时间/飞行时间原理的测量原理的实质缺点是根据检测阈值进行信号检测的限制或者是接收器电子器件(特别是tia)的饱和。
10.另外的缺点是由限制这些影响的期望产生的关于技术组件的要求，举例来说，如大动态范围。
11.特别地，已知的lidar测距仪(诸如在接收通道中的具有apd/pin二极管(线性检测器)和tia的激光扫描器中使用的lidar测距仪)无法应付所接收到的激光脉冲的高动态特性。所接收到的激光信号的高动态范围特别是由于待测量物体的广泛测量范围和反射率的缘故。图5给出了示例，示出了利用本领域已知的激光扫描器生成的激光扫描。其中，如圆圈所标记的，来自高反射区域100(诸如车窗或尾灯)的光脉冲超出接收测量链能够处理的限制，并且无法被测量，从而导致不包含任何(真实或有效的)距离信息的测量间隙(如图所示的黑色“孔”)。
12.作为对策，在本领域中已知的是，提供覆盖不同信号动态范围的不同接收器链，例如，一个接收器链被配置用于阈值方法(强返回信号)，并且一个接收器链被配置用于采样波形数字化方法(用于较弱返回信号)。然而，不同地确定的距离值的不适当可比性以及有效地提供两个完全分离且不同的接收器链(测距仪的相应评估电路)的额外结构和计算机开支是不利的。


技术实现要素：

13.因此，本发明的目的是提供一种具有高动态范围的改进的电光测距仪。
14.因此，本发明的目的是提供一种具有改进的接收器链的具有高动态范围的电光测距仪。
15.这些目的通过实现独立权利要求的表征特征来实现。按另选或有利方式精炼本发明的特征可以根据从属专利权利要求来推断出。
16.本发明涉及一种根据飞行时间原理的电光测距仪，该电光测距仪具有用于从所接收到的光脉冲生成数字信号的接收器链、以及用于对该数字信号进行数字信号处理的电子处理器，其中，该数字信号处理包括波形数字化、根据采样点值的信号重构(特别是基于信号插值的信号重构)、以及所接收到的光脉冲的时间延迟的确定。
17.接收器链依次包括：光电检测器以及(第一)增益级，优选为跨阻抗放大器或电流模式电子器件，该增益级用于将来自光电检测器的与返回光脉冲相关联的输入电流转换成模拟输出。接收器链可以包括第一增益级下游的一个或更多个另外的增益级。
18.接收器链还包括在(第一)增益级与模数转换器(analog-to-digital converter，adc)之间的带通或低通滤波器，该带通或低通滤波器用于将模拟信号转换成数字信号。优选地，该滤波器被设计为将信号带宽限制到奈奎斯特(nyquist)频率。
19.根据本发明，光电检测器、增益级以及模数转换器(adc)(以及若有的话，滤波器之后的任何增益级)彼此自适应(adapt)，使得即使(第一)增益级示出对光电检测器的输入电流并与此对所接收到的光脉冲的非线性时不变响应或者(明确)定义的时不变饱和响应，adc(以及若有的话，滤波器之后的任何增益级)也仍保持在线性工作范围内。因此，更强或强烈的激光脉冲只是导致仅第一增益级的非线性或饱和响应，而任何另外的放大级(若有的话)、特别是adc(或者简单地说，滤波器之后的接收器或信号链)工作在其相应的线性状态(linear regime)。由此导致一方面光脉冲的光强度和时间延迟对与另一方面电信号的信号形状和时间延迟对的明确关系。这种明确的关系(光强度/时间延迟)-(电信号形状/时
间延迟)可以通过恰当的信号处理来加以利用。
20.该数字信号处理可选地包括以下步骤：提取至少一个特有信号特征(characteristic signal feature)，借助于信号插值给所提取的特征加时间戳，以及直接或间接地基于相符的时间戳来确定所接收到的光脉冲的时间延迟。以间接使用时间戳为例，例如，时间戳处的信号幅值被评估用于时间延迟确定。
21.作为另一选项，该数字信号处理包括：在提取特有信号特征之前，向数字信号应用数字线性算子(operator)。其中，这些数字线性算子可选地模仿恒比鉴别器(constant fraction discriminator)和/或这些数字线性算子近似一阶导数和/或这些数字线性算子被配置成消除信号偏移。
22.优选地，所述特有特征是数字信号的或者所述数字线性算子的输出的m阶导数的过零点，特别是其中，m为0、1或2。
23.在优选实施方式中，该数字信号处理包括距离走动校正。优选地，该距离走动校正向通过基于所提取的特有信号特征的所述时间戳的第一加权和对脉冲位置的估计应用加法校正。该加法校正是以基于所提取的特有信号特征的所述时间戳的第二加权和为基础的。如同上面已经提及的那样，时间戳本身可以用于加权和(直接基础)，或者时间戳处的幅值等可以用于加权和(间接基础)。特别地，该距离走动校正基于两个所提取的特有特征的时间戳的差。
24.除了时间延迟确定之外，作为选项，该数字信号处理也可以包括：基于所述至少一个特有信号特征来确定脉冲强度。
25.可选地，电子处理器被配置成提供关于接收器链是处于第一工作范围(operation range)还是处于第二工作范围的区分，在该第一工作范围内，第一增益级示出所述非线性时不变响应(相应的明确定义的时不变饱和响应)，或者在该第二工作范围内，整个放大器/接收器链(包括第一增益级以及可能地光电检测器)处于线性工作。该区分允许信号处理分别根据该区分的自适应，以使数字信号处理进一步被分成两种数字信号处理方式，表示针对第一工作范围的第一数字信号处理和针对第二工作范围的第二数字信号处理。该区分可选地基于所述信号特征与限定阈值的比较。
26.本发明还涉及一种用于电光距离测量的方法，其中，该距离是利用根据本发明的电光测距仪来测量的。
27.本发明有利地提供了一种电光测距仪，其仅利用单个接收器链覆盖宽动态范围。使得能够实现对强的、饱和光脉冲(例如，对于短距离或高反射目标)进行评估并从其确定距离，同时对“正常”光脉冲进行评估也是可以的，例如，使用wfd(这对于在低到中等信噪比的范围内提高时间分辨率/测量精度是有利的)，并且更弱的光脉冲(例如，在长测量距离或低反射率的物体的情况下)不会消失，而是对于距离确定是可访问的。可以累计/累加光脉冲/数字信号，并与此，甚至可以检测低于噪声阈值的信号。
附图说明
28.下文中，将仅出于示例性目的，基于在附图中示意性地例示的特定示例性实施方式来更详细地描述根据本发明的装置和方法，其中，还将描述本发明的进一步优点。
29.在图中：
30.图1示出了具有光电测距仪类型的激光扫描器的示意性例示图，
31.图2a示出了根据现有技术的光电测距仪的示意性例示图，
32.图2b示出了根据现有技术的运行时测量方法的示意性例示图，
33.图3a示出了根据现有技术的用于反向散射光信号的阈值方法的示意性例示图，
34.图3b示出了该阈值方法的阈值问题的示意性例示图，
35.图4a示出了根据现有技术的用于反向散射光信号的采样方法的示意性例示图，
36.图4b示出了采样方法的饱和问题的示意性例示图，
37.图5示出了利用根据现有技术的测距仪的测量结果的示例，
38.图6示出了根据本发明的测距仪的接收器链的示意性示例，
39.图7示出了根据本发明的用于时间延迟确定的数字信号处理的示意性示例，
40.图8示出了根据本发明的区别(differentiating)数字信号处理的示意性示例，以及
41.图9是将数字线性算子应用于数字信号的示意性示例。
具体实施方式
42.图1示出了具有光电测距仪并且在该示例中具有用于记录物体表面100的扫描功能的静止测量装置90，例如，该装置90被具体实施为激光扫描器。该装置90具有强度调制的(特别是脉冲式)辐射源(未示出)(例如，激光源)以及光学单元(未示出)，以使脉冲测量射束91可以沿发射方向在自由空间中发射到目标物体100上。单独脉冲4由单独虚线箭头指示。通常，目前在空气中只有一个脉冲，这意味着脉冲发射频率被设定成，在当前脉冲被检测到并通过接收器传播时，发射随后的脉冲。发射方向限定测量轴线，并且发射或测量轴线的相应当前方向由一个(如果具有轮廓仪(profiler))或者至少两个(具有tps、扫描器等)位置/角度检测器(未示出)来进行测量。
43.该光学单元例如被具体实施为组合的发射和接收光学单元，或者在每种情况下具有单独的发射光学单元和接收光学单元。在这种情况下，从目标物体100反射的光脉冲4由测量装置90接收并由光电检测器(未示出)获取。在这种情况下，例如，每秒钟可以获取高达一百万或更多的光脉冲4进而获取采样点99。
44.对于物体100的扫描采样来说，测量辐射91或发射方向逐步地枢转，并且在每种情况下，以短时间间隔连续记录每扫描点p的至少一个测得值，其中，在任何情况下，记录到相应扫描点p的距离值，以使提供与相应扫描点p相关联的多个测量方向，并从多个扫描点p形成扫描网格。
45.在这种情况下，借助于射束偏转器执行枢转，如图所示，例如，通过测量装置90的上部92绕第一竖直轴线a1相对缓慢地相对于基座逐步地或连续地旋转，以使测量辐射91沿水平方向枢转，并且多个发射方向在水平对准中彼此不同，并且因为可枢转光学组件93(例如，枢转或旋转镜)绕水平轴线a2相对快速地旋转，以使测量辐射91沿竖直方向枢转，并且多个发射方向另外在竖直对准中彼此不同。因此，例如使用如图所示的线网格逐行扫描物体100的表面。
46.还有一些实现，在这些实现中，竖直分辨率不是由附加旋转轴线实现的，而是通过同时操作的多个发射和接收单元来实现的，这些发射和接收单元在竖直方向上具有例如1
°
的特定恒定角度偏移。因此，对于如这里所述的各个单独的发射-接收单元(“多射束”)，也可以调节激光发射速率或者每扫描点要考虑的被测量点的数量。
47.为了测量距离值z，测量装置90具有电子处理器(未示出)，该电子处理器包括分析功能，该分析功能用于基于反射的和检测到的光脉冲4的时间延迟，根据脉冲传播延迟原理(根据飞行时间方法的分析)来测量相应的距离值z。而且，多个接收到的光脉冲4可以用于确定距离值z。
48.除了距离值z之外，例如，还可以记录亮度或强度值。亮度是灰度值，其例如根据反向反射的和接收到的信号的幅值、脉冲宽度或脉冲能量来加以确定。
49.图2a示出了根据脉冲传播延迟原理的现有技术的光电测距仪1的示意性例示图。在测距仪1中设置有发送器2和接收器3。发送器2发射光脉冲4a，该光脉冲在目标(例如回射器5)上反射或反向散射之后由接收器3再次检测为反向散射的和接收到的光脉冲4b。代替单个光脉冲4a、4b，也可以使用模拟或数字编码的脉冲序列或连续调制的发送信号。
50.如图2b中以示意性例示图所示，距离是根据作为例如由时钟或触发器给出或者计算出的发射光脉冲4'的开始时间点与反向散射的光脉冲4"的接收时间点之间的按时间顺序的差的传播延迟t(即，时间延迟)来查明的。在这种情况下，接收时间点的查明是通过估计例如超过信号阈值的信号脉冲s(t)来执行的。
51.在图3a中，解释了根据现有技术的用于反向散射的光信号6c的阈值方法。为了抑制例如因发送器信号路径与接收器信号路径之间的光和电串扰而造成的噪声、背景分量、或系统干扰信号，并将它们从检测中排除，使用检测阈值9(例如，采用比较器组件的形式)。
52.位于该检测阈值9之下的信号强度s(t)不会导致作为鉴别器的比较器的生成停止信号的响应，并因此不会导致检测。如果信号6c的强度超过检测阈值9，则检测发生，并因此生成停止信号并记录接收时间点。
53.因此，由阈值方法提供的输出信号取决于达到或超过检测阈值9的所接收到的或输入的信号。然而，如果信号强度s(t)总是保持在检测阈值9'以下(如图3b的示例所示)，则鉴别器(比较器)因此不会发生响应，并且不检测信号6d。
54.例如，在大测量距离或对应的背景影响的情况下，会出现阈值方法的这种阈值问题，而这会向下驱动阈值信号的所需阈值水平。这也是比例鉴别器(恒比鉴别器)的情况，其中，触发阈值与最大幅值成比例地改变。在小信号的情况下，触发阈值不能被足够地降低，这是因为不然随机噪声将触发接收时间标记。
55.简单的阈值方法通常允许比此后提及的采样方法(wfd原理)更低的距离确定准确度，至少如果接收到的脉冲没有位于检测器的饱和中。
56.图4a例示了根据现有技术的用于反向散射的光信号的采样方法(wfd)的原理。在各个时间点7和/或指派的时间间隔对接收到的信号6a进行采样，以使可以导出信号形状。为了还能够检测信号脉冲s(t)的大变化，在接收器侧需要高动态响应，这使得能够实现信号6a的整个获取或采样。
57.否则，如果信号6b的部分在动态范围之外并且出现采样方法的饱和问题，则会出现图4b所示的情形。在饱和极限之上，存在接收器的饱和范围8，其中，脉冲的可用采样值不可用，相应的信号插值也是不可能的，特别是对于整个脉冲。然后，将用于确定脉冲的按时间顺序的位置的采样值的使用限制到位于饱和极限以下的范围。对于甚至更大的范围，信
号插值是不可能的。结果是信号形状和位置的确定是困难的或不可能的，特别是在因可以包括tia、放大器或adc的接收器电子器件的饱和效应而造成的高转换速率(slew rate)或脉冲畸变的情况下，导致差的距离测量准确度或测量结果，如下图5所示。
58.图5示出了利用如图1所示的激光扫描器和现有技术的电光测距仪进行扫描的测量结果。如可以看出，诸如车窗或信号灯的高反射物体表面100导致接收到的强光脉冲，从而导致接收器的所述饱和。不提供可评估的数字信号，因此无法确定有效距离，从而导致测量间隙(由圆圈标记的黑色区域)。
59.图6示出了根据本发明的接收器链10的示例。接收到的光脉冲4b是由光电检测器11来检测的。将检测器的输出传输至跨阻放大器(tia)12，在该示例中，tia是放大器链的第一构件。作为tia的替代，可以将电流模式电子器件用作(第一)增益级。由tia 12放大和转换的信号由带通或低通滤波器13进行滤波。滤波器13是低通滤波器并且将带宽减小到奈奎斯特频率。滤波特别是用于使多个采样点足以在光脉冲4b的上升沿和相应的下降沿中进行精确采样，并且有助于进行信号插值。
60.在示例中，将经滤波的信号传递至一个或多个另外的增益级14a、14b(例如增益缓冲器)，该另外的增益级进一步放大模拟信号和/或补偿滤波衰减。另外的增益级14a、14b还可以用于使信号水平自适应至后面的模数转换器(adc)15。然而，在另一实施方式中，作为所示示例性配置的替代，adc 15可以由滤波器13直接馈送，而无需除tia 12外的任何另外的增益级。最后，adc输出数字信号16。
61.光电检测器11、第一增益级(例如，tia)12、增益级14a、14b以及adc 15以这样的方式彼此自适应，即，在任何情况下，另外的增益级14a、14b以及adc 15都保持在线性工作18中。即，即使对于强光脉冲4b，也只有光电检测器11和/或tia12可以以非线性方式进行响应或者可以饱和，而所有增益级14a、14b都线性地响应。
62.换句话说，tia 12(以及若必要的话，光电检测器11也)可以说用作信号缓冲器，其吸收所接收到的光脉冲4b的过载，使得所接收到的光脉冲4b的高信号强度仍然可以在其线性工作范围内由任何另外的增益级14a、14b来进行处理。
63.接收器链10的这种特定配置允许仅具有一个接收器链10/硬件通道的测距仪的高动态范围，同时仅示出有限且截然不同/可控的信号畸变。即，光脉冲4b的特有特性得以保留并相应地仍可以被标识/读出。特别地，即使对于强光脉冲4b，脉冲宽度也与强度相关。作为另一优点，使得能够实现距离走动校正。此外，信号保持连续，而没有任何不稳定的区域，不然该不稳定的区域将妨碍时间延迟的确定。
64.本发明的测距仪和相应的接收器链10给出数字信号16，该数字信号提供了所接收到的光脉冲4b的信号强度与时间延迟之间以及数字信号16的(数字)信号形状与时间延迟之间的明确关系。因此，即使对于在线性工作范围之外的强光脉冲4b，或者对于接收器链10的饱和，或者具有“变形的”数字信号16(不满足如上面在图3a、图3b以及图4a、图4b的上下文中描述的某些条件的数字信号16)，也可以明确且准确地确定时间延迟。
65.图7示出了由接收器链输出的数字信号16的示意性示例，信号16表示具有tia的非线性时不变响应的高强度的接收脉冲。通过提取特有信号特征(举例来说，如所描绘的最大值20、转折点或拐点21或过零点22)，处理数字信号以进行时间延迟确定。信号特征的其它示例是根据明确定义和有限数量/类型的脉冲形状的通用脉冲特征。利用时间戳t1、t2、t3
对各个特有特征20、21、22进行标记，为此，应用信号插值。然后，基于这些时间戳t1、t2、t3中的一个或更多个时间戳，或者直接地通过使用这样的时间戳，或者间接地通过使用相应时间戳处的信号特征(诸如幅值或相位)，来确定所搜索的时间延迟。
66.特有特征20至22还可以用于不仅确定时间延迟，而且确定所接收到的光脉冲的其它特性。特别地，基于一个或更多个特有信号特征20至22来确定脉冲强度。
67.可选地，在提取特征20、21、22之前，将数字线性算子应用于数字信号16作为该数字信号的处理的一部分。下面，参照图9给出示例。
68.其中，数字信号16的特有特征可以是数字信号16的m阶导数的或者数字线性算子(例如，恒比鉴别器)的输出的过零点，特别地，m是0、1或2。
69.在具体实施方式中，数字处理包括距离走动校正，其中，通过所提取的特有信号特征20至22的时间戳ti(或信号信息，诸如与此相关联或者分配给其的幅值)的第一加权和来估计时间上的脉冲位置，并且基于针对所提取的特有信号特征20至22的时间戳tj(或者与此相关联的信号信息)的第二加权和的查找进行加性校正。
70.特别地，如果脉冲宽度随强度单调上升，并且如果仅考虑两个所提取的特有特征20、21，则距离走动校正可以基于时间戳t1、t2的差。其中，特有特征可以具有相同的类型和相应的相同阶m，即，例如两个极值20或两个转折点21，或者可以是不同类型的。
71.图8示出了用于提供不同数字信号处理s1、s2的示意性例示图。将测距仪的电子处理器配置成如果tia 12处于线性工作范围18内，或者如果tia 12具有所述非线性时不变或者明确定义的时不变饱和行为18，则从数字信号(图6中的16)读出。为了进行所述区分，例如，考虑数字信号16的上升沿和/或下降沿的梯度、峰值水平和/或宽度、或者如上所述(特别是在图7的上下文中)的一个或更多个所提取的特有特征，例如与所存储的参考值进行比较或关联。
72.作为该分析的结果，应用了两种不同的信号处理方式，用于非线性/饱和模式17的第一数字处理s1和用于线性模式18的第二数字处理s2。第二数字处理s2包括例如本领域已知的时间延迟的标准确定，因为它特别适用于低或中等动态范围内的脉冲(参见图4a)。
73.图9示出了如上已经提及的被应用于数字信号16的数字线性算子的示例。在提取所述特有信号特征之前，将这种数字线性算子应用于数字信号16。这种线性算子例如近似一阶导数。或者，其模仿或仿真本示例中的恒比鉴别器，该图在上部示出了数字信号16，在下部示出了被应用于信号16的数字算子的输出23。数字算子例如通过从原始信号的一部分中减去被延迟了一定量的脉冲信号，然后计算所得信号的第一过零点24，以数字地估计脉冲的到达时间t，从而数字地近似经典模拟恒比鉴别器(classic analog constant fraction discriminator，cfd)。
74.显见的是，这些例示图仅示意性地例示了可能示例性实施方式。不同方法还可以彼此组合以及与根据现有技术的方法相组合。

技术特征：
1.一种根据飞行时间原理的电光测距仪，所述电光测距仪具有用于从接收到的光脉冲生成数字信号的接收器链、以及用于对所述数字信号进行数字信号处理的电子处理器，其中，所述数字信号处理包括波形数字化、根据采样点值的信号重构以及所述接收到的光脉冲的时间延迟的确定，所述接收器链接连地包括
·
光电检测器
·
增益级，特别是跨阻抗放大器或电流模式电子器件，所述增益级用于将来自所述光电检测器的与所述接收到的光脉冲相关联的输入电流转换成模拟输出，
·
带通或低通滤波器，以及
·
模数转换器，作为所述带通或低通滤波器之后的至少一个接收器链部件，所述模数转换器用于提供数字信号，其特征在于所述数字信号提供光强度和时间延迟与电信号形状和时间延迟的明确关系，为此，所述光电检测器、所述增益级以及所述模数转换器彼此自适应，使得即使所述增益级示出非线性时不变响应或者明确定义的时不变饱和响应，所述带通或低通滤波器之后的任何接收器链部件、其中的所述模数转换器在其线性工作范围内也仍保持不限幅。2.根据权利要求1所述的电光测距仪，其中所述数字信号处理包括：
·
提取至少一个特有信号特征，
·
借助于信号插值向所提取的特征加时间戳，以及
·
直接或间接地基于相符的时间戳来确定所述接收到的光脉冲的所述时间延迟。3.根据权利要求2所述的电光测距仪，其中所述数字信号处理包括：在提取特有信号特征之前，向所述数字信号应用数字线性算子。4.根据权利要求3所述的电光测距仪，其中所述数字线性算子模仿恒比鉴别器和/或近似一阶导数。5.根据权利要求3或4所述的电光测距仪，其中所述数字线性算子被配置成消除信号偏移。6.根据权利要求2至5中的任一项所述的电光测距仪，其中所述特有信号特征是所述数字信号的m阶导数的过零点，特别是其中，m为0、1或2。7.根据权利要求3至6中的任一项所述的电光测距仪，其中所述特有信号特征是所述数字线性算子的输出的m阶导数的过零点，特别是其中，m为0、1或2。8.根据权利要求2至7中的任一项所述的电光测距仪，其中所述数字信号处理包括：经由向通过直接或间接地基于所提取的特有信号特征的所述时间戳的第一加权和对脉冲位置进行的估计应用加性校正，来进行距离走动校正，其中，所述加性校正是以直接或间接地基于所述时间戳的第二加权和为基础的。9.根据权利要求2至8中的任一项所述的电光测距仪，其中所述数字信号处理包括基于两个所提取的特有特征的时间戳的差的距离走动校正。10.根据权利要求2至9中的任一项所述的电光测距仪，其中
所述数字信号处理包括：基于所述至少一个特有信号特征来确定脉冲强度。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的电光测距仪，其中所述信号重构是基于信号插值的。12.根据前述权利要求的任一项所述的电光测距仪，其中所述带通或低通滤波器被设计为将信号带宽限制到奈奎斯特频率。13.根据前述权利要求的任一项所述的电光测距仪，其中所述电子处理器被配置成提供关于以下项的区分：所述增益级是否示出所述非线性时不变/明确定义的时不变饱和响应，或者所述增益级是否处于所述增益级的基于所述数字信号、特别是根据权利要求2的所提取的信号特征的线性工作范围内，并且所述电子处理器被配置成根据所述区分来提供所述数字信号处理的自适应。14.根据权利要求13所述的电光测距仪，其中所述区分是基于所述信号特征与限定阈值的比较的。15.一种用于电光距离测量的方法，其中所述距离是利用根据权利要求1所述的电光测距仪来测量的。

技术总结
具有接收器链的电光飞行时间测距仪。提供根据飞行时间原理的电光测距仪，其具有从所接收到的光脉冲生成数字信号的接收器链，该接收器链包括：光电检测器；第一增益级，特别是跨阻抗放大器或电流模式电子器件，用于将来自光电检测器的与返回光脉冲相关联的输入电流转换成输出电压；滤波器；模数转换器，数字信号提供光脉冲的强度-时间延迟与电信号的信号形状-时间延迟之间的明确关系，为此，光电检测器、第一增益级以及模数转换器彼此自适应，使得即使第一增益级示出对光电检测器的输入电流的非线性时不变响应或者明确定义的时不变饱和响应，模数转换器(和滤波器之后的任何其它接收器链部件(若有的话))在其线性工作范围内也仍保持不限幅。保持不限幅。保持不限幅。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：赫克斯冈技术中心
技术研发日：2023.01.17
技术公布日：2023/8/2