激光发射电路及其功率调节方法、激光雷达

技术领域

本申请属于激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光发射电路及其功率调节方法、激光雷达。

背景技术

随着激光检测技术的不断发展，激光雷达的应用领域越来越广泛。

激光雷达工作原理为，激光发射电路发射出激光脉冲，激光脉冲入射至待测物，反射回激光接收模块，控制模块根据激光飞行时间确定待测物的距离信息。

其中，激光发射电路中的激光发射组件通常以恒功率发射激光脉冲，针对不同的待测物，往往需要控制激光发射组件的出射功率，以保证测距精度。

为了实现功率可调，通常的做法是，设置更为复杂的功率调节电路或者计算方法，导致激光雷达结构复杂，并且功率调节范围小，无法实现功率从零开始变化，不能满足一些特殊场景的需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种激光发射电路的功率调节方法，旨在解决传统的激光雷达的出射功率调节范围小，不能满足一些特殊场景的需求的问题。

本申请实施例的第一方面提出了一种激光发射电路的功率调节方法，所述激光发射电路包括激光发射组件、充电储能电路和放电电路，所述充电储能电路包括相连接的第一充电储能单元和第二充电储能单元，所述放电电路与所述激光发射组件串联后与所述第二充电储能单元连接；

所述功率调节方法包括：

触发控制所述第一充电储能单元充电储能；

触发控制所述第一充电储能单元放电，以对所述第二充电储能单元进行充电储能，以使所述第二充电储能单元的充电电压在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压；

在所述预设时段中一预设时间点触发控制所述放电电路放电，并以所述零电压至所述预设充电电压中的一目标充电电压驱动所述激光发射组件发射激光脉冲。

可选地，所述激光发射电路的功率调节方法还包括：

在触发所述放电电路放电结束后，触发控制所述第一充电储能单元进行泄放工作，以对所述激光发射电路内部的剩余电荷进行泄放。

本申请实施例的第二方面提出了一种激光发射电路，包括：

激光发射组件；

充电储能电路，所述充电储能电路包括相连接的第一充电储能单元和第二充电储能单元，所述第一充电储能单元受充电控制信号先触发进行第一充电储能工作，并在充电结束后受所述充电控制信号在后触发放电工作，以对所述第二充电储能单元进行充电储能，以使所述第二充电储能单元的充电电压在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压；

放电电路，所述放电电路与所述激光发射组件串联后与所述第二充电储能单元连接，所述放电电路在所述预设时段中一预设时间点接收放电控制信号并触发放电工作，并以所述零电压至所述预设充电电压中的一目标充电电压驱动所述激光发射组件发射激光脉冲。

可选地，所述第一充电储能单元包括电感和第一电子开关管；

所述电感的第一端用于输入工作电源，所述电感的第二端和所述第一电子开关管的第一端共接构成所述第一充电储能单元的输出端并与所述第二充电储能单元的充放电端连接，所述第一电子开关管的第二端接地，所述第一电子开关管的控制端用于接收所述充电控制信号。

可选地，所述第二充电储能单元包括第一电容和第一二极管；

所述第一电容的第一端构成所述第二充电储能单元的充放电端，所述第一电容的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极接地，所述第一电容的两端串接于所述放电电路和所述激光发射组件之间。

可选地，所述放电电路包括第二电子开关管；

所述第二电子开关管的第一端、所述第一充电储能单元的输出端和所述第二充电储能单元的充放电端共接，所述第二电子开关管的第二端接地。

可选地，所述第二充电储能单元包括第一电容；

所述第一电容的第一端构成所述第二充电储能单元的充放电端，所述第一电容的第二端接地。

可选地，所述放电电路包括第二电子开关管；

所述第二电子开关管的第一端与所述激光发射组件的第二端连接，所述第二电子开关管的第二端接地，所述第一充电储能单元的输出端、所述第二充电储能单元的充放电端和所述激光发射组件的第一端连接。

可选地，所述激光发射组件包括激光器。

本申请实施例的第三方面提出了一种激光雷达，包括激光接收电路、主控电路和如上所述的激光发射电路，所述主控电路分别与所述激光接收电路和所述激光发射电路连接，所述主控电路用于实现如上所述的激光发射电路的功率调节方法以驱动所述激光发射电路发射激光脉冲；

所述激光接收电路与所述激光发射电路对应设置。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的功率调节方法中，先控制第一充电储能单元进行充电，然后再控制第一充电储能单元放电，以对第二充电储能单元进行充电，以使第二充电储能单元的充电电压在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压，以及在预设时段中一预设时间点触发控制放电电路放电，从而以零电压至所述预设充电电压中的一目标充电电压驱动激光发射组件发射激光脉冲，实现大范围的出射功率的调节输出，提高应用场景范围，同时，激光发射电路结构简单，简化了激光雷达的整体架构。

附图说明

图1为本申请实施例提供的激光发射电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的激光发射电路的功率调节方法的第一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的激光发射电路的功率调节方法中控制信号的波形示意图；

图4为本申请实施例提供的激光发射电路的功率调节方法的第二种结构示意图；

图5为本申请实施例提供的激光发射电路的第一种电路示意图；

图6为本申请实施例提供的激光发射电路的第二种电路示意图；

图7为本申请实施例提供的激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例的第一方面提出了一种激光发射电路100的功率调节方法，用于调节激光发射电路100的出射功率，激光发射电路100以对应出射功率发射出激光脉冲，激光脉冲入射至待测物1，反射回激光接收电路200，主控电路300根据激光飞行时间确定待测物1的距离信息。

其中，如图1所示，激光发射电路100包括激光发射组件10、充电储能电路20和放电电路30，充电储能电路20包括相连接的第一充电储能单元21和第二充电储能单元22，放电电路30与激光发射组件10串联后与第二充电储能单元22连接，第一充电储能单元21与电源模块连接并在工作时输入工作电源VCC，第一充电储能单元21和第二充电储能单元22在对应控制信号下触发充电储能以及放电工作。

为了实现激光发射电路100的功率调节，实现大范围的出射功率的调节输出，提高应用场景范围，如图2所示，功率调节方法包括：

步骤S10、触发控制第一充电储能单元21充电储能；

步骤S20、触发控制第一充电储能单元21放电，以对第二充电储能单元22进行充电储能，以使第二充电储能单元22的充电电压在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压；

步骤S30、在预设时段中一预设时间点触发控制放电电路30放电，并以零电压至预设充电电压中的一目标充电电压驱动激光发射组件10发射激光脉冲。

本实施例中，如图3所示，激光发射电路100工作初始工作时，对应控制模块输出充电控制信号Ctr1至第一充电储能单元21，第一充电储能单元21将接收到的工作电源VCC转换为充电电源并存储在自身内，充电控制信号Ctr1输出结束后，第一充电储能单元21触发放电工作，第一充电储能单元21内存储的电量放电至第二充电储能单元22，第二充电储能单元22进行充电储能，充电过程中，第二充电储能单元22的充电电压从零电压开始逐步上升，并在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压，即上升至第二充电储能单元22的最高充电电压。

为了实现激光发射电路100的功率调节，实现大范围的出射功率的调节输出，在预设时段中一预设时间点触发控制放电电路30放电，该预设时间点即为第二充电储能单元22的充电过程中的任一时间点，当选择一预设时间点进行放电时，第二充电储能单元22的端电压达到一目标充电电压，该目标充电电压为零电压至最高充电电压中的对应一目标电压，放电电路30开启后，第二充电储能单元22以目标充电电压驱动激光发射组件10发射激光脉冲，实现了大范围的出射功率的调节输出，提高应用场景范围，同时，激光发射电路100结构简单，简化了激光雷达的整体架构。

其中，第一充电储能单元21存储的电量大于或者等于第二充电储能单元22存储的最高电量，以保证第二充电储能单元22存储至零电压至预设充电电压中的任一所需的目标充电电压。

如表1所述，放电间隔T即表示预设时间点与第二充电储能单元22初始充电的时间差，预设时间点越大，放电间隔T越大，第二充电储能单元22的目标充电电压越大，激光发射路径的阻抗固定，所以，以该目标充电电压驱动激光发射组件10发射激光脉冲时，激光发射组件10的峰值功率越大，目标充电电压与峰值功率呈正相关变化，可实现从零功率至当前电路最高功率中任一峰值功率出射，实现了大范围的出射功率的调节输出，提高应用场景范围。

表1

进一步地，如图4所示，为了避免当前激光发射电路100中残留的电荷影响下一次激光出射的出射功率，提高测距精度，可选地，激光发射电路100的功率调节方法还包括：

步骤S40、在触发放电电路30放电结束后，触发控制第一充电储能单元21进行泄放工作，第一充电储能单元21导通接地，并将自身内部和第二充电储能单元22内的剩余电荷进行泄放，以对激光发射电路100内部的剩余电荷进行泄放，使得当前激光发射电路100恢复至初始状态。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的功率调节方法中，先控制第一充电储能单元21进行充电，然后再控制第一充电储能单元21放电，以对第二充电储能单元22进行充电，以使第二充电储能单元22的充电电压在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压，以及在预设时段中一预设时间点触发控制放电电路30放电，从而以零电压至预设充电电压中的一目标充电电压驱动激光发射组件10发射激光脉冲，实现大范围的出射功率的调节输出，提高应用场景范围，同时，激光发射电路100结构简单，简化了激光雷达的整体架构。

对应于激光发射电路100的功率调节方法，本申请实施例的第二方面提出了一种激光发射电路100，如图2所示，激光发射电路100包括：

激光发射组件10；

充电储能电路20，充电储能电路20包括相连接的第一充电储能单元21和第二充电储能单元22，第一充电储能单元21受充电控制信号Ctr1先触发进行第一充电储能工作，并在充电结束后受充电控制信号Ctr1在后触发放电工作，以对第二充电储能单元22进行充电储能，以使第二充电储能单元22的充电电压在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压；

放电电路30，放电电路30与激光发射组件10串联后与第二充电储能单元22连接，放电电路30在预设时段中一预设时间点接收放电控制信号Ctr2并触发放电工作，并以零电压至预设充电电压中的一目标充电电压驱动激光发射组件10发射激光脉冲。

本实施例中，如图3所示，激光发射电路100工作初始工作时，对应控制模块输出充电控制信号Ctr1至第一充电储能单元21，第一充电储能单元21将接收到的工作电源VCC转换为充电电源并存储在自身内，充电控制信号Ctr1输出结束后，第一充电储能单元21触发放电工作，第一充电储能单元21内存储的电量放电至第二充电储能单元22，第二充电储能单元22进行充电储能，充电过程中，第二充电储能单元22的充电电压从零电压开始逐步上升，并在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压，即上升至第二充电储能单元22的最高充电电压。

为了实现激光发射电路100的功率调节，实现大范围的出射功率的调节输出，在预设时段中一预设时间点输出放电控制信号Ctr2触发控制放电电路30放电，该预设时间点即为第二充电储能单元22的充电过程中的任一时间点，当选择一预设时间点进行放电时，第二充电储能单元22的端电压达到一目标充电电压，该目标充电电压为零电压至最高充电电压中的对应一目标电压，放电电路30开启后，第二充电储能单元22以目标充电电压驱动激光发射组件10发射激光脉冲，实现了大范围的出射功率的调节输出，提高应用场景范围，同时，激光发射电路100结构简单，简化了激光雷达的整体架构。

其中，第一充电储能单元21存储的电量大于或者等于第二充电储能单元22存储的最高电量，以保证第二充电储能单元22存储至零电压至预设充电电压中的任一所需的目标充电电压。

如表1所述，放电间隔T即表示预设时间点与第二充电储能单元22初始充电的时间差，预设时间点越大，放电间隔T越大，第二充电储能单元22的目标充电电压越大，激光发射路径的阻抗固定，所以，以该目标充电电压驱动激光发射组件10发射激光脉冲时，激光发射组件10的峰值功率越大，目标充电电压与峰值功率呈正相关变化，可实现从零功率至当前电路最高功率中任一峰值功率出射，实现了大范围的出射功率的调节输出，提高应用场景范围。

第一充电储能单元21、第二充电储能单元22、放电电路30可采用对应的电感L1、电容、开关组件等组成，具体结构不限。

其中，激光发射组件10为对应数量的激光器，对应地，激光接收组件可采用对应的光电转换器，实现光电转换，同时，激光发射组件10和激光接收组件的数量可根据探测需求对应设置。

如图5所示，可选地，第一充电储能单元21包括电感L1和第一电子开关管Q1，电感L1的第一端用于输入工作电源VCC，电感L1的第二端和第一电子开关管Q1的第一端共接构成第一充电储能单元21的输出端并与第二充电储能单元22的充放电端连接，第一电子开关管Q1的第二端接地，第一电子开关管Q1的控制端用于接收充电控制信号。

第二充电储能单元22包括第一电容C1和第一二极管D1，第一电容C1的第一端构成第二充电储能单元22的充放电端并与第一储能单元21的输出端连接，即第一电容C1的第一端与第一电子开关管Q1的第一端连接，第一电容C1的第二端与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极接地，第一电容C1的两端串接于放电电路30和激光发射组件10之间。

放电电路30包括第二电子开关管Q2，第二电子开关管Q2的第一端、第一充电储能单元21的输出端和第二充电储能单元22的充放电端共接，第二电子开关管Q2的第二端接地，即第二电子开关管Q2的第一端、第一电容C1的第一端、电感L1的第二端和第一电子开关管Q1的第一端共接，第二电子开关管Q2的第二端、第一二极管D1的阴极和激光发射组件10的第一端共接接地，第二电容C2的第二端、激光发射组件10的第二端和第一二极管D1的阳极共接。

本实施例中，激光发射电路100工作初始工作时，对应控制模块输出充电控制信号Ctr1至第一电子开关管Q1，电感L1将接收到的工作电源VCC转换为充电电源并存储在自身内，充电控制信号Ctr1输出结束后，第一电子开关管Q1关断，电感L1放电至第一电容C1，第一电容C1进行充电储能，充电过程中，第一电容C1两端的充电电压从零电压开始逐步上升，并在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压，即上升至第二充电储能单元22的最高充电电压。

为了实现激光发射电路100的功率调节，实现大范围的出射功率的调节输出，在预设时段中一预设时间点第二电子开关管Q2接收放电控制信号Ctr2并触发导通，该预设时间点即为第二充电储能单元22的充电过程中的任一时间点，当选择一预设时间点进行放电时，第一电容C1的两端电压达到一目标充电电压，该目标充电电压为零电压至最高充电电压中的对应一目标电压，第二电子开关管Q2导通后，第一电容C1以目标充电电压放电驱动激光发射组件10发射激光脉冲，实现了大范围的出射功率的调节输出，通过调节放电控制信号Ctr2的输出时间点可以实现激光器的出射功率从零开始调节，提高应用场景范围，同时，激光发射电路100结构简单，简化了激光雷达的整体架构。

如图6所示，在另一可选实施例中，第一充电储能单元21包括电感L1和第一电子开关管Q1；

电感L1的第一端用于输入工作电源VCC，电感L1的第二端、第一电子开关管Q1的第一端和第二充电储能单元22的充放电端连接，第一电子开关管Q1的第二端接地，第一电子开关管Q1的控制端用于接收充电控制信号Ctr1。

第二充电储能单元22包括第一电容C1，第一电容C1的第一端构成第二充电储能单元22的充放电端，即第一电容C1的第一端、电感L1的第二端和第一电子开关管Q1的第一端共接，第一电容C1的第二端接地。

放电电路30包括第二电子开关管Q2，第二电子开关管Q2的第一端与激光发射组件10的第二端连接，第二电子开关管Q2的第二端接地，第一充电储能单元21的输出端、第二充电储能单元22的充放电端和激光发射组件10的第一端连接。

本实施例中，激光发射电路100工作初始工作时，对应控制模块输出充电控制信号Ctr1至第一电子开关管Q1，电感L1将接收到的工作电源VCC转换为充电电源并存储在自身内，充电控制信号Ctr1输出结束后，第一电子开关管Q1关断，电感L1放电至第一电容C1，第一电容C1进行充电储能，充电过程中，电容的第一端的充电电压从零电压开始逐步上升，并在预设时段由零电压逐步上升至预设充电电压，即上升至第二充电储能单元22的最高充电电压。

为了实现激光发射电路100的功率调节，实现大范围的出射功率的调节输出，在预设时段中一预设时间点第二电子开关管Q2接收放电控制信号Ctr2并触发导通，该预设时间点即为第二充电储能单元22的充电过程中的任一时间点，当选择一预设时间点进行放电时，第一电容C1的端电压达到一目标充电电压，该目标充电电压为零电压至最高充电电压中的对应一目标电压，第二电子开关管Q2导通后，第一电容C1以目标充电电压放电驱动激光发射组件10发射激光脉冲，实现了大范围的出射功率的调节输出，通过调节放电控制信号Ctr2的输出时间点可以实现激光器的出射功率从零开始调节，提高应用场景范围，同时，激光发射电路100结构简单，简化了激光雷达的整体架构。

其中，如图5和图6所示，可选地，第一充电储能单元21还包括第二电容C2，第二电容C2连接于电感L1的第一端和接地端，用于对工作电源VCC进行滤波处理。

如图7所示，本申请还提出一种激光雷达，该激光雷达包括激光接收电路200、主控电路300和激光发射电路100，该激光发射电路100的具体结构参照上述实施例，由于本激光雷达采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，主控电路300分别与激光接收电路200和激光发射电路100连接，主控电路300用于实现如上的激光发射电路100的功率调节方法以驱动激光发射电路100发射激光脉冲，激光接收电路200与激光发射电路100对应设置。

主控电路300根据激光发射电路100的功率调节方法调节激光发射电路100的出射功率，激光发射电路100以对应出射功率发射出激光脉冲，激光脉冲入射至待测物1，反射回激光接收电路200，控制模块根据激光飞行时间确定待测物1的距离信息，同时，以零电压至预设充电电压中的一目标充电电压驱动激光发射组件10发射激光脉冲，实现大范围的出射功率的调节输出，提高应用场景范围，同时，激光发射电路100结构简单，简化了激光雷达的整体架构。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。