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接收驱动电路、激光接收电路以及激光雷达

文献发布时间:2024-04-18 20:01:55


接收驱动电路、激光接收电路以及激光雷达

技术领域

本申请涉及激光探测领域,尤其涉及一种接收驱动电路、激光接收电路以及激光雷达。

背景技术

相关技术中,激光接收电路一般包括激光探测器,为了使得激光探测器能够接收目标探测物反射回来的激激光信号并转换成相应的电流信号,激光探测器需要被反向击穿。

目前,相关技术通过在激光探测器的阳极施加第一阳极驱动电压,且第一阳极驱动电压的数值大于激光探测器的反向击穿电压,以使激光探测器处于反向击穿状态。但是,由于阳极驱动电路输出给激光探测器的第一阳极驱动电压通常为数值几十伏的偏高压,阳极驱动电路在输出第一阳极驱动电压的过程中,其输出的电压值需要经过不断提高才能达到最终的几十伏的偏高压,电压值不断提高需要较长的时间,影响激光探测器对接收到的激激光信号的响应速度,进而影响激光探测器输出电流信号的速度。

发明内容

本申请实施例提供一种接收驱动电路、激光接收电路以及激光雷达,能够缩短激光探测器从关闭到被反向击穿的时间,以提高激光探测器对目标探测物反射回来的激激光信号的响应速度。

第一方面,本申请的实施例提供了一种接收驱动电路,应用于激光探测模块,所述激光探测模块包括一个或多个激光探测器;所述接收驱动电路包括驱动电压输出模块,所述驱动电压输出模块包括:

阳极驱动电压输出端,所述阳极驱动电压输出端与所述激光探测模块中的激光探测器的阳极连接,用于输出阳极驱动电压,所述阳极驱动电压为负电压,且所述负电压的绝对值小于所述激光探测器的反向击穿电压的绝对值;

阴极驱动电压输出端,与所述激光探测模块中的激光探测器的阴极连接,用于输出阴极驱动电压,所述阴极驱动电压为正电压,且所述正电压小于所述反向击穿电压的绝对值;

所述阳极驱动电压与所述阴极驱动电压共同作用,在所述激光探测器的两端形成反向偏压,且所述反向偏压的绝对值大于所述激光探测器的反向击穿电压的绝对值,以使所述激光探测器将接收的激光信号转换成电流信号。

第二方面,本申请提供了一种激光接收电路,激光接收电路包括上述任一项所述的接收驱动电路和激光探测模块。

第三方面,本申请提供了一种激光接收电路,包括激光探测模组;所述激光探测模块包括至少一个二维探测器阵列,所述二维探测器阵列包括M行、N列的所述激光探测器;其中,M和N均为正整数,M≥2,N≥2;

所述二维探测器阵列沿着行方向分为K个探测单元,每一个所述探测单元均包括m

M行所述激光探测器引出的M个所述共阳极端通过一一对应的第一开关连接驱动电压输出模块;N列所述激光探测器引出的N*m

第四方面,本申请提供了一种激光雷达,激光雷达包括激光发射电路以及上述任一项所述的激光接收电路;所述激光发射电路包括:

激光发射模块,包括一个或多个激光发射器;

发射驱动电路,与所述激光发射模块中的激光发射器相连,用于驱动所述激光发射器发射激光信号;

所述激光探测器用于接收所述激光发射器发射的激光信号被目标物体反射后的激光信号;

当所述激光发射模块包括至少一个发射器阵列,所述发射器阵列包括按照阵列设置的多个所述激光发射器时,所述发射驱动电路用于对所述发射器阵列中的多个所述激光发射器进行选址驱动发光;所述激光探测模块包括至少一个探测器阵列,所述探测器阵列包括按照阵列设置的多个所述激光探测器;所述探测器阵列中的多个所述激光探测器在所述接收驱动电路的选址驱动下,接收所述激光发射器发射的激光信号被目标物体反射后的激光信号,并将接收的激光信号转换成电流信号。

本申请实施例的接收驱动电路、激光接收电路以及激光雷达,通过在激光探测器的阳极施加负的阳极驱动电压,并在激光探测器的阴极施加正的阴极驱动电压,利用负的阳极驱动电压和正的阴极驱动电压的电压差,获取数值大于反向击穿电压的反向偏压,以使激光探测器能够被反向击穿而工作在盖革模式;与此同时,阳极驱动电压和阴极驱动电压的数值均小于反向击穿电压,相比相关技术,可以缩短用于提供阳极驱动电压和阴极驱动电压的电源输出阳极驱动电压和阴极驱动电压时,电压值提升的时间,进而可以缩短激光探测器从未反向击穿状态转换到反向击穿状态的时长,提高激光探测器对激激光信号的响应速度,更快地输出电流信号,提升了激光探测模块输出电流信号的帧率。与此同时,本申请提供的激光接收电路,通过将多行激光探测器电连接并引出一共阳极端,以实现对二维探测器阵列的多行电流信号的同时输出,进一步地提高电流信号的读出速度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中的激光接收电路的一种框架示意图;

图2为本申请实施例提供的激光接收电路的一种框架结构示意图;

图3为本申请实施例提供的激光接收电路的另一种框架示意图;

图4为本申请实施例提供的激光接收电路的另一种框架结构示意图;

图5为本申请实施例提供的线性稳压器的电路示意图;

图6为本申请实施例提供的激光探测模块包括二维探测器阵列时,激光接收电路的一种电路示意图;

图7为本申请实施例提供的激光探测模块包括二维探测器阵列时,激光接收电路的另一种电路示意图;

图8为本申请实施例提供的信号处理模块的一种框架结构示意图;

图9为本申请实施例提供的信号处理模块的另一种框架结构示意图。

附图标记:

1、激光探测模块;2、阳极驱动电路;3、处理器;10、接收驱动电路;11、阳极驱动电压输出模块;12、阴极驱动电压输出模块;13、第一开关模块;131、第一开关;14、第二开关模块;142、第二开关;15、第一限流模块;151、第一限流电阻;16、第二限流模块;161、第二限流电阻;20、激光探测模块;21、激光探测器;30、信号处理模块;31、模拟信号处理单元;311、跨阻放大器;312、比较器;313、时间数字转换器;32、数字信号处理单元;33、信号选通单元;17、第三限流模块;171、第三限流电阻;401、电压转换芯片;4011、反馈端;4012、电压输入端;4013、电压输出端;402、反馈电路;R1、第一分压电阻;R2、第二分压电阻。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,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。

实施例一

相关技术中,请参见图1至图2,激光接收电路通常包括激光探测模块1、阳极驱动电路2以及处理器3。激光探测模块1包括一个或多个激光探测器;阳极驱动电路2的输出端与激光探测模块1中的激光探测器的阳极相连,用于输出第一阳极驱动电压,第一阳极驱动电压为负电压,且第一阳极驱动电压的绝对值大于激光探测模块1中激光探测器的反向击穿电压的绝对值,以使激光探测器1接收到第一阳极驱动电压时被反向击穿,被反向击穿的激光探测器1接收到激光信号,输出电流信号;激光探测模块1中的激光探测器用于接收目标物体反射的激光信号,输出电流信号至处理器3,处理器3通过分析处理接收到的电流信号,即可获得目标物体的距离、速度、方位、姿态甚至是形状等信息,进而可以应用于汽车、机器人、物流车、巡检车等产品的导航规避、障碍物识别、测距、测速、自动驾驶等场景。

相关技术中,激光接收电路通过阳极驱动电路2在激光探测器的阳极施加数值大于其反向击穿电压的第一阳极驱动电压,以使激光探测器处于反向击穿状态,处于反向击穿状态的激光探测器在接收目标物体反射的激光信号时,可以输出电流信号给处理器3。实际应用中,阳极驱动电路2输出给激光探测器的第一阳极驱动电压通常为数值几十伏的偏高压,阳极驱动电路2在输出第一阳极驱动电压时,其输出的电压值需要经过不断提高才能达到最终的几十伏的偏高压,电压值不断提高需要较长的时间,影响激光探测器1对接收到的激激光信号的响应速度,进而影响激光探测器1输出电流信号的速度。

为了解决上述问题,请参见图2至4所示,本申请的第一方面提供了一种接收驱动电路10,接收驱动电路20应用于激光探测模块10,其中,激光探测模块10包括一个或多个激光探测器21,接收驱动电路10与激光探测模块20中的激光探测器21的阳极和阴极相连,用于输出阳极驱动电压U

激光探测器21可以为以下器件:APD(Avalanche Photo Diode,雪崩光电二极管)、SIPM(Silicon photomultiplier,硅光电倍增管)、SPAD(Single Photon AvalancheDiode,单光子雪崩二极管)等。示例性地,激光探测器21可以为单光子阵列传感器,由多个单光子雪崩二极管组成,具备高达10

优选地,激光探测器21为硅光电倍增管(SIPM),硅光电倍增管作为是一种新型的光电探测器件,凭借高光子探测效率、快速响应、以及优良的时间分辨率和宽光谱响应范围等优点。其中,每一个硅光电倍增管由多个(可以多达几百到几千个,具体数量可以根据实际需求设计)雪崩二极管(APD)单元组成,每一个雪崩二极管单元由一个雪崩光电二极管(APD)和一个大阻值淬灭电阻串联而成,这些微元并联成一个面阵列。即,SiPM由工作在盖革模式的雪崩二极管(SPAD)阵列组成,具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等特点,被广泛应用在光电探测技术领域。

可选地,阳极驱动电压U

需要说明的是,以接收驱动电路10中任一点的电压为参考电压,此点可以并非实际存在的点,仅是为区分阳极驱动电压U

相较于相关技术,本申请提供的接收驱动电路10通过在激光探测器21的阳极施加负的阳极驱动电压U

如图2所示,接收驱动电路10包括驱动电压输出模块,驱动电压输出模块包括阳极驱动电压输出端和阴极驱动电压输出端,其中,驱动电压输出模块的阳极驱动电压输出端与激光探测模块20中的激光探测器21的阳极连接,用于输出阳极驱动电压U

如图2所示,在一种可选的实施方式中,驱动电压输出模块包括阳极驱动电压输出模块11和阴极驱动电压输出模块12;阳极驱动电压输出模块11的输出端与激光探测模块20中的激光探测器21的阳极连接,用于输出阳极驱动电压U

进一步地,反向击穿电压的绝对值与阳极驱动电压U

可选地,阳极驱动电压输出模块11输出的阳极驱动电压U

进一步地,阴极驱动电压输出模块12输出的阴极驱动电压U

优选地,第二预设值大于第一预设值,便于实现阳极驱动电压输出模块11和阴极驱动电压输出模块12施加在激光探测器21上的反向偏压U

进一步地,阴极驱动电压输出模块12输出的阴极驱动电压U

如图3和4所示,接收驱动电路10还包括第二开关模块14;第二开关模块14包括第二开关141,第二开关141串接在阴极驱动电压输出模块12与激光探测器21的阴极之间;当第二开关141导通时,阴极连接在该第二开关141的激光探测器131的阴极接收到阴极驱动电压U

本申请提供的接收驱动电路10通过控制第一开关131以及第二开关141两者的导通,以控制阳极连接于该第一开关131以及阴极连接于该第二开关141的激光探测器21的阳极接收阳极驱动电压U

进一步地,为了限制流经激光探测器21的电流,避免过大的电流直接输送至激光探测器21的阳极以及激光探测器21的阴极,造成激光探测器21烧坏,请参见图3和图4所示,接收驱动电路10还包括第一限流模块15和第二限流模块16;其中,第一限流模块15包括第一限流电阻151,第一限流电阻151串接于阳极驱动电压输出模块11的输出端与激光探测器21的阳极之间,以对阳极驱动电压输出模块11输出阳极驱动电压U

进一步地,如图3和4所示,激光探测器21的阴极与信号处理模块30的输入端之间设置有第三限流模块17,第三限流模块17包括第三限流电阻171,第三限流电阻171串接于激光探测器21的阴极与信号处理模块30的输入端之间,用于避免输出的电流信号太大,以对信号处理模块30进行保护。需要说明的是,本申请对第一限流电阻151、第二限流电阻161以及第三限流电阻171的阻值不做具体的限定,第一限流电阻151、第二限流电阻161以及第三限流电阻171的阻值可根据实际情况进行设置。

进一步地,为了提高阴极驱动电压输出模块12输出阴极驱动电压U

如图5所示,在一种可选的实施方式中,线性稳压器可包括电压转换芯片401以及反馈电路402。电压转换芯片401可包括反馈端4011、电压输入端4012以及电压输出端4013,电压输入端4012用于接收外部电源提供的输入电压(直流电压),电压输出端4013用于输出阴极驱动电压U

反馈电路402用于接收信号处理模块30输出的反馈信号并反馈至电压转换芯片401,以使电压转换芯片401可根据反馈电路402输出的反馈信号,将输入电压转换成激光探测器21的阴极所需要的阴极驱动电压U

进一步地,在一种可选的实施方式中,激光探测模块20包括至少一个二维探测器阵列,该二维探测器阵列包括M行、N列激光探测器21,即M*N个激光探测器21,M*N个激光探测器21呈二维阵列设置,M和N均为正整数,且M≥2,N≥2;M*N二维探测器阵列的M行激光探测器21包括沿着行方向依次排列的K个探测单元,分别记为第一探测单元211、第二探测单元212…以及第K探测单元21K,第一探测单元211至第K探测单元21K均包括m

具体地,第一探测单元211的第n列、第q个激光探测器211_qn,第二探测单元212的第n列、第q个激光探测器212_qn…以及第K探测单元21K的第n列、第q个激光探测器212_qn所对应的K个激光探测器形成一个激光探测器组,q为正整数,且1≤q≤m

进一步地,第一开关模块22包括K个第一开关13,第一探测单元211、第二探测单元212…以及第K探测单元21K所引出的K个共阳极端分别与K个第一开关13的一端一一对应相连,K个第一开关13的另一端与阳极驱动电压输出模块11的输出端相连;即,第k探测单元22k所引出的一个共阳极端与第k个第一开关13的一端相连,第k个第一开关13的另一端与阳极驱动电压输出模块11的输出端相连,k为正整数,且k=1、2…K(同上);通过外接阳极选址信号,以扫描的方式对K个第一开关K1所接的K个探测单元进行阳极选址驱动,依次控制K个第一开关K1导通进而控制K个探测单元依次接入阳极驱动电压,比如控制第k个第一开关13导通即可控制第k探测单元22k所包括的m

进一步地,第二开关模块23包括N*m

在一种可选的实施方式中,当第一探测单元211的第n列激光探测器211_1n、…、211_m

在另一种可选的实施方式中,当第一探测单元211的第n列激光探测器211_1n、…、211_m

在另一种可选的实施方式中,当第一探测单元211、第二探测单元212至第K探测单元21K所引出的N*m

进一步地,第一限流模块15包括K个第一限流电阻151,K个第一限流电阻151分别串接于阳极驱动电压输出模块11的输出端与二维激光探测器阵列所引出K个共阳极端之间。

进一步地,第二限流模块16包括N*m

第二方面,本申请实施例还提供一种激光接收电路,激光接收电路包括上述接收驱动电路10、激光探测模块20以及信号处理模块30。

进一步地,激光探测模块20包括至少一个二维探测器阵列,该二维探测器阵列包括M行、N列激光探测器21,即M*N个激光探测器21,M*N个激光探测器21呈二维阵列设置,M和N均为正整数,且M≥2,N≥2;M*N二维探测器阵列的M行激光探测器21包括沿着行方向依次排列的K个探测单元,分别记为第一探测单元211、第二探测单元212…以及第K探测单元21K,第一探测单元211至第K探测单元21K均包括m

如图6所示,在一种可选的实施方式中,m

相应地,第一开关模块22包括M个第一开关13,M个第一开关13的一端分别与二维探测器阵列中的M行激光探测器21所引出的M个共阳极端一一对应相连,另一端均与阳极驱动电压输出模块11的输出端相连;可以通过外接阳极选址信号,以扫描的方式对M个第一开关13所接的M行激光探测器21进行阳极选址驱动,控制M个第一开关13中的某一个第一开关13导通即可控制该第一开关13所接的一行激光探测器21的阳极接入阳极驱动电压;第二开关模块23包括N个第二开关14,N个第二开关14的一端分别与二维探测器阵列中的N列激光探测器21所引出的N个共阴极端一一对应相连,另一端均与阴极驱动电压输出模块12的输出端相连;通过外接阴极选址信号,以扫描的方式对N列激光探测器21的阴极所接的N个第二开关14进行阴极选址驱动,控制N个第二开关14中的某一个第二开关14导通即可控制该第二开关14所接的一列激光探测器21的阴极接入阳极驱动电压。

在一种可选的方案中,M个第一开关13的第m个第二开关220导通时,N个第二开关14中的第n个第二开关14导通,位于M*N二维探测器阵列中的第m行、第n列的激光探测器21

在另一种可选的方案中,当M个第一开关13的第m个第二开关220导通时,N个第二开关14依次导通,M*N二维探测器阵列中的第m行激光探测器21整行,共N个激光探测器21的阳极均接收阳极驱动电压,阴极依次接收阴极驱动电压,并在阳极驱动电压与阴极驱动电压形成的电压差的共同作用下处于盖革模式,处于盖革模式的第m行激光探测器21接收到目标探测物反射的激激光信号后,输出电流信号给信号处理模块30,并由信号处理模块30对电流信号进行分析处理;其中,m为正整数,且m=1、2…M(同上);通过控制单个的第一开关13导通后,再依次控制全部第二开关K2导通,以实现对M*N二维探测器阵列的整行控制,进而实现对M*N二维探测器阵列的整行电流信号的输出,可以满足激光接收电路的整行电流信号的读出需求。

如图7所示,在另一种可选的实施方案中,m

相应地,第一开关模块22包括K个第一开关13,K个第一开关13的一端分别与第一探测单元211、第二探测单元212…以及第K探测单元21K所对应的K个共阳极端一一对应相连,另一端均与阳极驱动电压输出模块11的输出端相连;即,K个第一开关13中第k个第一开关13的一端与第k探测单元22k引出的共阳极端相连,另一端与阳极驱动电压输出模块11的输出端相连,k为正整数,且k=1、2…K(同上);通过外接阳极选址信号,以扫描的方式对K个第一开关13所接的K个探测单元进行阳极选址驱动,控制K个第一开关13中的某一个第一开关13导通即可控制该第一开关13所接的探测单元包括的2K个激光探测器21的阳极接入阳极驱动电压;第二开关模块23包括2N个第二开关14,2N个第二开关14的一端分别与第一探测单元211、第二探测单元212…第K探测单元21K所引出的2N个共阴极端一一对应相连,另一端均与阴极驱动电压输出模块12的输出端相连;通过外接阴极选址信号,以扫描的方式对2N个第二开关14所接的2N组激光探测器组所包括的激光探测器21进行阴极选址驱动,控制2N个第二开关14中的某一个第二开关14导通即可控制该第二开关14所连的激光探测器组包括的K个激光探测器21的阴极接入阴极驱动电压。

在一种可选的实施方式中,第k个第一开关13(即第k探测单元21k所接的第一开关13)导通,且第2n-1个(即第一探测单元211的第一行、第n列激光探测器211_1n、第二探测单元212的第一行、第n列激光探测器212_1n,…以及第K探测单元的第一行、第n列激光探测器21K_1n所接的第二开关14)或第2n个第二开关14(即第一探测单元211的第二行、第n列激光探测器211_2n、第二探测单元212的第二行、第n列激光探测器212_2n,…以及第K探测单元的第二行、第n列激光探测器21K_2n所接的第二开关14)导通时,第k探测单元21k的第一行、第n列激光探测器21k_1n的阳极通过导通的第k个第一开关13接收阳极驱动电压输出模块11输出的阳极驱动电压,阴极通过导通的第2n-1个第二开关14接收阴极驱动电压输出模块12输出的阴极驱动电压,或,第k探测单元21k的第二行、第n列激光探测器21k_2n的阳极通过导通的第k个第一开关13接收阳极驱动电压输出模块11输出的阳极驱动电压,阴极通过导通的第2n个第二开关14接收阴极驱动电压输出模块12输出的阴极驱动电压;第k探测单元21k的第一行、第n列激光探测器21k_1n或第k探测单元21k的第二行、第n列激光探测器21k_2n在阳极驱动电压与阴极驱动电压形成的电压差的共同作用下处于盖革模式,处于盖革模式的第k探测单元21k的第一行、第n列激光探测器21k_1n或第k探测单元21k的第二行、第n列激光探测器21k_2n接收到目标探测物反射的激激光信号后,输出电流信号给信号处理模块30,并由信号处理模块30对电流信号进行分析处理;其中,k、n为正整数,且k=1、2…K,n=1、2…N(同上);通过控制单个的第一开关13以及单个的第二开关K2导通,以实现对特定探测单元的特定激光探测器21的单独控制,进而实现对激光探测器21阵列的二维寻址操作,可通过第一开关模块22以及第二开关模块23控制任一激光探测器21独立被反向击穿,继而使得每个激光探测器21可被独立控制,从而提高对激光探测器21阵列控制的灵活性,且每一激光探测器21可独立控制输出自身的电流信号,不仅能够提高电流信号输出的准确性,且能够提高激光探测器21阵列的分辨率。

在另一种可选的实施方式中,第k个第一开关13(即第k探测单元所接的第一开关13)导通,且2N个第二开关14中的奇数位第二开关14,即第一个第二开关14、第三个第二开关14至第2N-1个第二开关14(即第一探测单元211的第一行对应的N列激光探测器211_11、211_12…211_1N,第二探测单元212的第一行对应的N列激光探测器212_11、212_12…212_1N,…以及第K探测单元的第一行对应的N列激光探测器21K_11、21K_12…21K_1N所接的N个第二开关14)导通,或,2N个第二开关14中的偶数位第二开关14,即第二个第二开关14、第四个第二开关14至第2N个第二开关14(即第一探测单元211的第二行对应的N列激光探测器211_21、211_22…211_2N,第二探测单元212的第二行对应的N列激光探测器212_21、212_22…212_2N,…以及第K探测单元的第二行对应的N列激光探测器21K_21、21K_22…21K_2N所接的N个第二开关14)导通时,第k探测单元的第一行对应的N列激光探测器21(即激光探测模块20的第(2k-1)行激光探测器21)的阳极通过导通的第k个第一开关13接收阳极驱动电压输出模块11输出的阳极驱动电压,阴极通过导通的N个奇数位第二开关14接收阴极驱动电压输出模块12输出的阴极驱动电压,或,第k探测单元的第二行对应的N列激光探测器21(即激光探测模块20的第2k行激光探测器21)的阳极通过导通的第k个第一开关13接收阳极驱动电压输出模块11输出的阳极驱动电压,阴极通过导通的N个偶数位第二开关14接收阴极驱动电压输出模块12输出的阴极驱动电压;其中,位于M*N二维探测器阵列中的的第(2k-1)行激光探测器21或激光探测模块20的第(2k-1)行激光探测器21在阳极驱动电压与阴极驱动电压形成的电压差的共同作用下处于盖革模式,处于盖革模式的第(2k-1)行激光探测器21或第2k行激光探测器21接收到目标探测物反射的激激光信号后,输出电流信号给信号处理模块30,并由信号处理模块30对电流信号进行分析处理;其中,k为正整数,且k=1、2…K;n为正整数,且n=1、2…N;通过控制单个第一开关13以及整行激光探测器21所接的第二开关14全部导通,以实现对M*N二维探测器阵列的整行控制,进而实现对M*N二维探测器阵列的整行电流信号的输出,可以满足激光接收电路的整行电流信号的读出需求,提高了电流信号的读出速度。

在另一种可选的实施方式中,第k个第一开关13(即第k探测单元所接的第一开关13)导通,且2N个第二开关14依次导通时,第k探测单元的第一行对应的N列激光探测器21(即激光探测模块20的第(2k-1)行激光探测器21)以及第k探测单元的第二行对应的N列激光探测器21(即激光探测模块20的第2k行激光探测器21)的阳极通过导通的第k个第一开关13接收阳极驱动电压输出模块11输出的阳极驱动电压,阴极通过依次导通的2N个第二开关14接收阴极驱动电压输出模块12输出的阴极驱动电压;位于M*N二维探测器阵列中的第(2k-1)行激光探测器21和激光探测模块20的第(2k-1)行激光探测器21在阳极驱动电压与阴极驱动电压形成的电压差的共同作用下处于盖革模式,处于盖革模式的第(2k-1)行激光探测器21和第2k行激光探测器21接收到目标探测物反射的激激光信号后,输出电流信号给信号处理模块30,并由信号处理模块30对电流信号进行分析处理;其中,k为正整数,且k=1、2…K;n为正整数,且n=1、2…N;通过将二维探测器阵列中每相邻两行激光器的阳极连接于一个第一开关13,以实现对二维探测器阵列的两行电流信号输出,进一步地提高电流信号的读出速度。

在另一种可选的实施方式中,m

如图6和7所示,激光探测模块20包括m

如图8所示,在一种可选的实施方式中,信号处理模块30包括m

在另一种可选的实施方式中,激光探测模块20包括一个激光探测器21;激光探测模块20包括一个电流信号输出端,该电流信号输出端为激光探测器21的阴极;信号处理模块30包括依次相连的一个模拟信号处理电路31以及一个数字信号处理电路32。

其中,信号选通单元33用于分时选取m

进一步地,请参见图8和图9,模拟信号处理电路31包括跨阻放大器(TIA)311、比较器312以及时间数字转换器(TDC)313;跨阻放大器311用于接收激光探测器21的阴极输出的电流信号,放大电流信号并将电流信号转换成模拟电压信号;比较器312与跨阻放大器311的输出端连接,用于接收模拟电压信号,并将模拟电压信号与预设的阈值比较电压进行比较,并在模拟电压信号未超过阈值比较电压时,输出低电平给时间数字转换器313,在模拟电压信号超出阈值比较电压时,输出高电平给时间数字转换器(TDC)313,该高电平可以用于表征激光探测器21接收到反射激光信号。时间数字转换器313与比较器312的输出端连接,用于接收比较器312输出的高电平或低电平信号,进一步利用比较器输出的高电平生成用于表征飞行时间时间间隔的数字信号,且输出端与数字信号处理单元32连接,数字信号处理单元32用于根据可以表征飞行时间时间间隔的数字信号计算激光发射器发射的激光信号与激光探测器21接收到反射激光信号之间的时间间隔,通过时间间隔可准确地获取目标探测物的有关信息,例如目标探测物的距离、方位、高度、速度、姿态、以及形状等参数,进而可实现对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。

第三方面,本申请还提供了一种激光雷达,激光雷达包括上述激光接收电路,还包括激光发射电路;激光发射电路包括:

激光发射模块,包括一个或多个激光发射器;

发射驱动电路,与激光发射模块中的激光发射器相连,用于驱动激光发射器发射激光信号;

激光探测模块20中的激光探测器21用于接收激光发射器发射的激光信号被目标物体反射后的激光信号。

在一种可选的实施方式中,激光探测模块20包括至少一个二维探测器阵列,该二维探测器阵列包括M行、N列激光探测器21,即M*N个激光探测器21,M*N个激光探测器21呈二维阵列设置,M和N均为正整数,且M≥2,N≥2;M*N二维探测器阵列的M行激光探测器21包括沿着行方向依次排列的K个探测单元,分别记为第一探测单元211、第二探测单元212…以及第K探测单元21K,第一探测单元211至第K探测单元21K均包括m

激光发射模块包括至少一个二维发射器阵列,二维发射器阵列包括按照二维阵列设置的激光发射器,其中,位于二维发射器阵列中同一行的激光发射器的阳极电连接并引出一发射共阳极端,位于二维发射器阵列中同一列的激光发射器的阴极电连接并引出一发射共阴极端;发射驱动电路包括多个阳极选址驱动电路,多个阳极选址驱动电路分别与二维发射器阵列所引出的多个共阳极端一一对应相连,用于对二维发射器阵列中的多行激光发射器进行阳极选址驱动;发射驱动电路还包括多个阴极选址驱动电路,多个阴极选址驱动电路分别与二维发射器阵列所引出的多个共阴极端一一对应相连,用于对二维发射器阵列中的多列激光发射器进行阴极选址驱动。

二维发射器阵列中的激光发射器在发射驱动电路的选址驱动下发射激光信号;二维探测器阵列中的激光探测器在接收驱动电路的选址驱动下处于反向击穿状态,处于反向击穿状态的激光探测器接收到被目标物体反射的激光信号后,输出电流信号给信号处理模块。

实施例2

本申请实施例与实施例1的区别在于:激光探测模块20包括至少一个一维探测器阵列,一维探测器阵列包括N个激光探测器;其中,N为正整数,且N≥2;N个激光探测器的阳极电连接并引出一共阳极端;

在本实施例中,接收驱动电路还包括:

第二开关模块,包括N个第二开关,N个第二开关的一端分别与N个激光探测器的阴极一一对应相连,另一端均与阴极驱动电压输出模块的输出端相连。

在本实施例中,第一限流模块包括一个第一限流电阻,该第一限流电阻串接于阳极驱动电压输出模块的输出端和一维探测器阵列的共阳极端之间;第二限流模块包括N个第二限流电阻,N个第二限流电阻分别与N个第二开关串联连接。

在本实施中,信号处理模块包括N路模拟信号处理电路以及一个数字信号处理电路;N路模拟信号处理电路的输入端与一维探测器阵列引出的N个共阴极端一一对应相连,输出端均与数字信号处理电路相连,或,信号处理模块包括依次相连的一个信号选通单元、一个模拟信号处理电路以及一个数字信号处理电路;所述信号选通单元的输入端与一维探测器阵列引出的N个共阴极端相连,输出端与模拟信号处理电路的输入端相连,用于分时选取N个所述共阴极端中一个共阴极端的电流信号并输出至模拟信号处理电路;模拟信号处理电路的输出端与信号处理电路的输入端相连。

在本实施例中,激光发射模块包括至少一个一维发射器阵列,一维发射器阵列所包括的激光发射器的阳极电连接并引出一发射共阳极端,阴极分别与一一对应的阴极选址驱动电路相连,通过阴极选址驱动电路对一维发射器阵列进行选址驱动;或,一维发射器阵列所包括的激光发射器的阳极分别与一一对应的阳极选址驱动电路相连,阴极电连接并引出一发射共阴极端,通过阳极选址驱动电路对一维发射器阵列进行选址驱动。

以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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