激光雷达接收系统及激光雷达信号接收方法、激光雷达与流程

本发明涉及激光雷达，尤其是涉及一种激光雷达接收系统及激光雷达信号接收方法、激光雷达。

背景技术：

1、无人驾驶在汽车领域得到越来越多的应用，激光雷达装车量也在大幅提升，无人驾驶汽车的可靠性和安全性关系着人们的生命安全。随之而来的是要求激光雷达具有高性能，探测距离远，探测精度高。激光雷达利用激光测距原理，发射一束高功率的脉冲激光，打到被测物体上，通过测量发射时间与接收时间的时间差来计算距离。

2、激光雷达通常是由发射端和激光接收端组成，为了提高测距距离，发射端一般是固定的高峰值功率。随着峰值功率的提高，在测量近端距离物体、强反射物体时接收信号容易过饱和，造成信号失真。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种激光雷达接收系统及激光雷达信号接收方法、激光雷达，旨在解决现有的激光雷达接收到的信号存在失真的技术问题。

2、第一方面，本申请提供了一种激光雷达接收系统，所述激光雷达接收系统包括光电转换器件、第一信号调节器件、第一延时器件、开关器件、信号放大器件、模数转换器件和控制模块，所述光电转换器件用于接收激光脉冲信号并转换为至少两路电信号，所述光电转换器件的输出端分别与所述第一信号调节器件和所述开关器件的输入端电性连接，所述第一信号调节器件用于对所述电信号进行增益或衰减调节，所述第一信号调节器件的输出端与所述开关器件的输入端电性连接，所述开关器件、所述信号放大器件和所述模数转换器件依次电性连接，所述控制模块分别与所述信号放大器件和所述模数转换器件电性连接；

3、其中，至少两路所述电信号中的第一路信号和第二路信号分别发送至所述开关器件和所述第一信号调节器件，所述第一延时器件用于对所述第一路信号或所述第二路信号进行延时处理，使得所述第一路信号和所述第二路信号在不同时刻到达所述开关器件，所述控制模块用于控制所述信号放大器件的放大倍数，所述控制模块还用于比较参考非饱和信号阈值和所述模数转换器件采集到的不同时刻的数字信号以确定有效反馈信号。

4、在其中一个实施例中，所述光电转换器件输出的电信号为电流信号，所述激光雷达接收系统还包括第一跨阻放大器和第二跨阻放大器，所述第一跨阻放大器用于将所述第一路电信号转换为第一电压信号；所述第二跨阻放大器用于将所述第二路电信号转换为第二电压信号。

5、在其中一个实施例中，所述第一信号调节器件为限流电路，所述限流电路串联于所述光电转换器件和所述第二跨阻放大器之间。

6、在其中一个实施例中，所述第一信号调节器件为限压电路，所述限压电路串联于所述第二跨阻放大器和所述开关器件之间。

7、在其中一个实施例中，所述第一延时器件串联于所述第二跨阻放大器和所述开关器件之间。

8、在其中一个实施例中，所述控制模块与所述开关器件电性连接，所述控制模块用于控制所述开关器件在不同时刻处于使能状态或不使能状态，所述开关器件处于不使能状态时对当前所述电信号进行衰减输出。

9、在其中一个实施例中，所述光电转换器件为光电倍增管或光电二极管。

10、在其中一个实施例中，所述信号放大器件用于对所述电信号进行滤波、放大、衰减和整形处理。

11、在其中一个实施例中，所述激光雷达接收系统包括串联设置的第二信号调节器件和第二延时器件，所述电信号至少三路，至少三路所述电信号中的第三路信号经所述第二信号调节器件和所述第二延时器件到达所述开关器件。

12、第二方面，本申请提供了一种激光雷达信号接收方法，所述激光雷达信号接收方法包括以下步骤：

13、采用光电转换器件接收激光脉冲信号并转换为至少两路电信号，至少两路所述电信号包括第一路信号和第二路信号；

14、采用第一信号调节器件对所述第一路信号或所述第二路信号进行增益或衰减调节；

15、控制所述第一路信号和所述第二路信号在不同时刻达到开关器件；

16、采用信号放大器件对所述开关器件的输出信号进行放大处理；

17、采用模数转换器件将所述信号放大器件输出的不同时刻的电信号转换为不同时刻的数字信号；

18、若不同时刻的所述数字信号存在小于参考非饱和信号阈值，则该时刻的所述数字信号为有效反馈信号。

19、在其中一个实施例中，若不同时刻的所述数字信号均大于或等于所述参考非饱和信号阈值，则调整所述信号放大器件的放大倍数，直至任一时刻的所述数字信号存在小于所述参考非饱和信号阈值。

20、在其中一个实施例中，若不同时刻的所述数字信号均小于所述参考非饱和信号阈值，则选择未经所述第一信号调节器件的电信号对应的数字信号作为有效反馈信号。

21、在其中一个实施例中，控制所述开关器件在不同时刻处于使能状态或不使能状态，所述开关器件处于使能状态时对当前时刻的所述电信号进行不衰减输出，所述开关器件处于不使能状态时对当前时刻的所述电信号进行衰减输出。

22、第三方面，本申请提供了一种激光雷达，所述激光雷达包括激光雷达发射系统和权利要求1至7任意一项所述的激光雷达接收系统，所述激光雷达发射系统用于向探测物体发射激光脉冲信号，所述激光雷达接收系统的所述光电转换器件用于接收经所述探测物体反射回来的所述激光脉冲信号。

23、本发明提供的激光雷达接收系统及激光雷达信号接收方法、激光雷达的有益效果是：光电转换器件接收激光脉冲信号并转换为至少两路电信号，至少两路电信号中的两路分别为第一路信号和第二路信号，第一信号调节器处理第一路信号和第二路信号中的一个使二者的幅值不同，第一延时器件处理第一路信号和第二路信号中的一个使二者到达开关器件的时刻不同，第一路信号和第二路信号再依次经信号放大器件进行信号放大，模数转换器件转换为数字信号，控制模块从不同时刻的数字信号中选出小于参考非饱和信号阈值的数字信号作为有效反馈信号，该有效反馈信号不存在信号饱和失真，提升了激光雷达的测距精度，能够适应不同测距场景。

技术特征：

1.一种激光雷达接收系统，其特征在于，所述激光雷达接收系统包括光电转换器件、第一信号调节器件、第一延时器件、开关器件、信号放大器件、模数转换器件和控制模块，所述光电转换器件用于接收激光脉冲信号并转换为至少两路电信号，所述光电转换器件的输出端分别与所述第一信号调节器件和所述开关器件的输入端电性连接，所述第一信号调节器件用于对所述电信号进行增益或衰减调节，所述第一信号调节器件的输出端与所述开关器件的输入端电性连接，所述开关器件、所述信号放大器件和所述模数转换器件依次电性连接，所述控制模块分别与所述信号放大器件和所述模数转换器件电性连接；

2.根据权利要求1所述的激光雷达接收系统，其特征在于：所述光电转换器件输出的电信号为电流信号，所述激光雷达接收系统还包括第一跨阻放大器和第二跨阻放大器，所述第一跨阻放大器用于将所述第一路电信号转换为第一电压信号；所述第二跨阻放大器用于将所述第二路电信号转换为第二电压信号。

3.根据权利要求2所述的激光雷达接收系统，其特征在于：所述第一信号调节器件为限流电路，所述限流电路串联于所述光电转换器件和所述第二跨阻放大器之间；

4.根据权利要求2所述的激光雷达接收系统，其特征在于：所述第一延时器件串联于所述第二跨阻放大器和所述开关器件之间。

5.根据权利要求1所述的激光雷达接收系统，其特征在于：所述控制模块与所述开关器件电性连接，所述控制模块用于控制所述开关器件在不同时刻处于使能状态或不使能状态，所述开关器件处于不使能状态时对当前所述电信号进行衰减输出。

6.根据权利要求1所述的激光雷达接收系统，其特征在于：所述光电转换器件为光电倍增管或光电二极管；所述信号放大器件用于对所述电信号进行滤波、放大、衰减和整形处理。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的激光雷达接收系统，其特征在于：所述激光雷达接收系统包括串联设置的第二信号调节器件和第二延时器件，所述电信号至少三路，至少三路所述电信号中的第三路信号经所述第二信号调节器件和所述第二延时器件到达所述开关器件。

8.一种激光雷达信号接收方法，其特征在于：所述激光雷达信号接收方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的激光雷达信号接收方法，其特征在于：若不同时刻的所述数字信号均大于或等于所述参考非饱和信号阈值，则调整所述信号放大器件的放大倍数，直至任一时刻的所述数字信号存在小于所述参考非饱和信号阈值。

10.根据权利要求8所述的激光雷达信号接收方法，其特征在于：若不同时刻的所述数字信号均小于所述参考非饱和信号阈值，则选择未经所述第一信号调节器件的电信号对应的数字信号作为有效反馈信号。

11.根据权利要求8至10任意一项所述的激光雷达信号接收方法，其特征在于：控制所述开关器件在不同时刻处于使能状态或不使能状态，所述开关器件处于使能状态时对当前时刻的所述电信号进行不衰减输出，所述开关器件处于不使能状态时对当前时刻的所述电信号进行衰减输出。

12.一种激光雷达，其特征在于：所述激光雷达包括激光雷达发射系统和权利要求1至7任意一项所述的激光雷达接收系统，所述激光雷达发射系统用于向探测物体发射激光脉冲信号，所述激光雷达接收系统的所述光电转换器件用于接收经所述探测物体反射回来的所述激光脉冲信号。

技术总结
本发明涉及激光雷达技术领域，提供一种激光雷达接收系统及激光雷达信号接收方法、激光雷达。激光雷达接收系统包括光电转换器件、第一信号调节器件、第一延时器件、开关器件、信号放大器件、模数转换器件和控制模块，光电转换器件用于接收激光脉冲信号并转换为至少两路电信号，光电转换器件的输出端分别与第一信号调节器件和开关器件的输入端电性连接，第一信号调节器件的输出端与开关器件的输入端电性连接，开关器件、信号放大器件和模数转换器件依次电性连接。其中，模数转换器件转换为数字信号，控制模块从不同时刻的数字信号中选出小于参考非饱和信号阈值的数字信号作为有效反馈信号，提升了激光雷达的测距精度，能够适应不同测距场景。

技术研发人员：吴帅,胡攀攀,潘奇
受保护的技术使用者：武汉万集光电技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13