一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路及其控制方法

专利2025-06-16  14


本技术涉及激光雷达发射电路,尤其涉及一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路及其控制方法。


背景技术:

1、当前的激光雷达发射电路存在光脉冲不稳定的问题,由于激光器工作过程中会发热,不同温度下激光器的寄生参数等会发生变化,这引起了电容放电时光脉冲的脉宽变化。激光雷达能达到的精度是高度依赖发射脉宽的稳定性的,相关的解决方案主要是选取低温度漂移的器件,比如放电电容,激光器等,同时加强电源电压的稳定性,尽管如此,发射电路的电流脉宽的温度漂移仍然非常显著的影响着系统的精度性能,也有采取峰值电流检测的方案来进行一定的调节,但是即使峰值电流一致时,发射光脉冲电流的脉宽仍有不一样的情况。

2、综上,相关技术中存在的技术问题有待得到改善。


技术实现思路

1、本技术实施例的主要目的在于提出一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路及其控制方法,能够实现对光脉冲电流的脉宽采集和调节,从而提高了光脉冲电流的脉宽稳定性。

2、为实现上述目的,本技术实施例的一方面提出了一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路,所述电路包括光脉冲发射电路与脉宽采样控制信号反馈电路,所述脉宽采样控制信号反馈电路包括第一高速比较器模块、第二高速比较器模块、第一时间数字转换器、第二时间数字转换器、mcu模块、数字电位计模块和第三电阻,所述光脉冲发射电路的输出端与所述脉宽采样控制信号反馈电路的输入端连接,所述脉宽采样控制信号反馈电路的输出端与所述光脉冲发射电路反馈连接,其中:

3、所述光脉冲发射电路用于输出激光脉冲信号;

4、所述脉宽采样控制信号反馈电路用于对所述激光脉冲信号进行采样与脉宽计算判断处理,生成信号反馈量。

5、在一些实施例中,所述光脉冲发射电路包括升压电路与光脉冲放电回路,所述升压电路的输出端与所述光脉冲放电回路的输入端连接,其中:

6、所述升压电路用于获取输入电压信号并进行升压处理,得到电容充电电压;

7、所述光脉冲放电回路用于根据所述电容充电电压进行调节处理,输出所述激光脉冲信号。

8、在一些实施例中,所述第一高速比较器模块的正输入端、所述第二高速比较器模块的正输入端分别与所述光脉冲发射电路的输出端连接,所述第一高速比较器模块的负输入端连接第一参考电压,所述第二高速比较器模块的负输入端连接第二参考电压,所述第一高速比较器模块的输出端与所述第一时间数字转换器的输入端连接,所述第二高速比较器模块的输出端与所述第二时间数字转换器的输入端连接,所述第一时间数字转换器与所述mcu模块之间相互连接,所述第二时间数字转换器与所述mcu模块之间相互连接,所述mcu模块与所述数字电位计模块之间相互连接,所述数字电位计模块的输出端与所述第三电阻的输入端连接,所述第三电阻的输出端与所述光脉冲发射电路连接。

9、在一些实施例中,还包括:

10、所述第一高速比较器模块用于根据所述激光脉冲信号与所述第一参考电压进行比较,采样所述光脉冲发射电路的上升沿时刻;

11、所述第二高速比较器模块用于根据所述激光脉冲信号与所述第二参考电压进行比较,采样所述光脉冲发射电路的下降沿时刻;

12、所述第一时间数字转换器用于计算开始脉冲信号与所述第一高速比较器模块输出的第一停止信号的时间间隔,得到第一时间间隔数据;

13、所述第二时间数字转换器用于计算所述开始脉冲信号与所述第二高速比较器模块输出的第二停止信号的时间间隔,得到第二时间间隔数据;

14、所述mcu模块用于获取所述第一时间间隔数据与所述第二时间间隔数据,产生数字电位计模块电压调节信号;

15、所述数字电位计模块用于根据所述数字电位计模块电压调节信号进行输出电压调节处理,得到所述信号反馈量;

16、所述第三电阻用于将所述信号反馈量传递至所述光脉冲发射电路。

17、为实现上述目的,本技术实施例的另一方面提出了一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路的控制方法,所述方法包括以下步骤:

18、生成开始脉冲信号并根据所述开始脉冲信号激发光脉冲发射电路输出激光脉冲信号;

19、将所述激光脉冲信号与参考电压进行比较,输出方波脉冲信号,所述方波脉冲信号包括所述光脉冲发射电路的上升沿时刻与所述光脉冲发射电路的下降沿时刻;

20、对所述方波脉冲信号进行捕捉,获取时间间隔数据;

21、根据所述时间间隔数据进行计算,得到激光脉冲电流脉宽并进行输出电压调节处理,得到信号反馈量;

22、根据所述信号反馈量对所述光脉冲发射电路的输出电压进行反馈调节。

23、在一些实施例中,所述生成开始脉冲信号并根据所述开始脉冲信号激发光脉冲发射电路输出激光脉冲信号,包括:

24、通过mcu模块生成所述开始脉冲信号;

25、所述开始脉冲信号激发所述光脉冲发射电路输出放电电流;

26、对所述放电电流进行转换处理,得到所述激光脉冲信号。

27、在一些实施例中,所述将所述激光脉冲信号与参考电压进行比较,输出方波脉冲信号,包括:

28、对所述激光脉冲信号进行转换处理,得到激光脉冲电压信号;

29、通过第一高速比较器模块对所述激光脉冲电压信号与所述第一参考电压进行比较,采样所述光脉冲发射电路的上升沿时刻,输出第一停止信号;

30、通过第二高速比较器模块对所述激光脉冲电压信号与所述第二参考电压进行比较,采样所述光脉冲发射电路的下降沿时刻,输出第二停止信号;

31、整合所述光脉冲发射电路的上升沿时刻与所述光脉冲发射电路的下降沿时刻,输出所述方波脉冲信号。

32、在一些实施例中,所述对所述方波脉冲信号进行捕捉,获取时间间隔数据,包括:

33、通过第一时间数字转换器计算所述开始脉冲信号与所述第一停止信号的时间间隔,得到第一时间间隔数据;

34、通过第二时间数字转换器计算所述开始脉冲信号与所述第二停止信号的时间间隔,得到第二时间间隔数据;

35、将所述第一时间间隔数据与所述第二时间间隔数据进行相减,得到所述时间间隔数据。

36、在一些实施例中,所述根据所述时间间隔数据进行计算,得到激光脉冲电流脉宽并进行输出电压调节处理,得到信号反馈量,包括:

37、通过mcu模块获取所述时间间隔数据并进行计算,得到所述激光脉冲电流脉宽;

38、根据所述激光脉冲电流脉宽,通过数字电位计模块对第三电阻的输出电压调节处理,得到所述信号反馈量。

39、在一些实施例中,所述根据所述信号反馈量对所述光脉冲发射电路的输出电压进行反馈调节,包括:

40、根据所述信号反馈量对所述光脉冲发射电路的传输电流进行调节处理,得到调节后的光脉冲发射电路传输电流;

41、根据所述调节后的光脉冲发射电路传输电流对光脉冲放电回路的电容充电电压进行调节处理,实现对所述光脉冲发射电路的输出电压进行反馈调节。

42、本技术实施例至少包括以下有益效果:本技术提供一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路及其控制方法,该方案通过高速比较器模块与时间数字转换器的配合,时间数字转换器将高速比较器的前沿和后沿时刻进行鉴别,并转换成时间信号,实现光脉冲电流的脉宽采集和调节,从而提高了光脉冲电流的脉宽稳定性,克服了激光器与电容等器件的温漂问题。


技术特征:

1.一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路,其特征在于,所述电路包括光脉冲发射电路与脉宽采样控制信号反馈电路,所述脉宽采样控制信号反馈电路包括第一高速比较器模块、第二高速比较器模块、第一时间数字转换器、第二时间数字转换器、mcu模块、数字电位计模块和第三电阻,所述光脉冲发射电路的输出端与所述脉宽采样控制信号反馈电路的输入端连接,所述脉宽采样控制信号反馈电路的输出端与所述光脉冲发射电路反馈连接,其中:

2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述光脉冲发射电路包括升压电路与光脉冲放电回路,所述升压电路的输出端与所述光脉冲放电回路的输入端连接,其中:

3.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述第一高速比较器模块的正输入端、所述第二高速比较器模块的正输入端分别与所述光脉冲发射电路的输出端连接,所述第一高速比较器模块的负输入端连接第一参考电压,所述第二高速比较器模块的负输入端连接第二参考电压,所述第一高速比较器模块的输出端与所述第一时间数字转换器的输入端连接,所述第二高速比较器模块的输出端与所述第二时间数字转换器的输入端连接,所述第一时间数字转换器与所述mcu模块之间相互连接,所述第二时间数字转换器与所述mcu模块之间相互连接,所述mcu模块与所述数字电位计模块之间相互连接,所述数字电位计模块的输出端与所述第三电阻的输入端连接,所述第三电阻的输出端与所述光脉冲发射电路连接。

4.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,还包括:

5.一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路的控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述生成开始脉冲信号并根据所述开始脉冲信号激发光脉冲发射电路输出激光脉冲信号,包括:

7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述将所述激光脉冲信号与参考电压进行比较,输出方波脉冲信号,包括:

8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述对所述方波脉冲信号进行捕捉,获取时间间隔数据,包括:

9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述时间间隔数据进行计算,得到激光脉冲电流脉宽并进行输出电压调节处理,得到信号反馈量,包括:

10.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述信号反馈量对所述光脉冲发射电路的输出电压进行反馈调节,包括:


技术总结
本申请公开了一种具有脉宽补偿的激光雷达发射电路及其控制方法,电路包括:光脉冲发射电路与脉宽采样控制信号反馈电路。方法包括:生成开始脉冲信号并根据开始脉冲信号激发光脉冲发射电路输出激光脉冲信号;将激光脉冲信号与参考电压进行比较,输出方波脉冲信号;对方波脉冲信号进行捕捉,获取时间间隔数据;根据时间间隔数据进行计算,得到激光脉冲电流脉宽并进行输出电压调节处理,得到信号反馈量;根据信号反馈量对光脉冲发射电路的输出电压进行反馈调节。本申请实施例能够实现对光脉冲电流的脉宽采集和调节,从而提高了光脉冲电流的脉宽稳定性。本申请可以广泛应用于激光雷达发射电路技术领域。

技术研发人员:郭继龙,郭建平
受保护的技术使用者:中山大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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