[發明專利]激光雷達的接收機裝置及激光雷達

在審

• 申請號: 201910455266.8
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110068808A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 俞坤治;李成;黃曉林
• 申請（專利權）人: 南京芯視界微電子科技有限公司
• 主分類號: G01S7/491
• 分類號: G01S7/491
• 代理公司: 北京寰華知識產權代理有限公司 11408
• 代理人: 林柳岑

本發明提供一種激光雷達的接收機裝置及激光雷達。本發明的技術領域是激光雷達，特別是關于激光雷達的接收機裝置。該激光雷達的接收機裝置包含：光檢測器陣列模塊；連接至該光檢測器陣列模塊的時鐘信號模塊，包含多個時間數字轉換器；以及連接至該時鐘信號模塊的接收機控制模塊，其中上述的接收機裝置設置在單一個封裝體內。本發明的技術要點在于：接收機裝置設置在單一個封裝體內，降低激光雷達接收端系統的開發難度和系統成本，提供系統的集成度從而實現系統的小型化。

技術領域

本發明關于激光雷達，特別是關于激光雷達的接收機裝置。

背景技術

激光雷達是一種非接觸主動光學測距系統，穩定可靠對目標物體在空間內距離，大小以及強度等信息進行測量。在汽車無人駕駛，以及機器人三維視覺等領域中，激光雷達可以提供高分辨的點云數據(point cloud data)和三維場景重建的功能，并不會受到外界因素的影響，如晝夜、溫度、環境、以及天氣等。

傳統激光雷達系統設計，特別是接收機需要采用多款芯片。這些芯片在一個接收端系統中協同合作，從而實現物體的三維測距功能。多芯片激光雷達接收機方案的設計復雜、成本高昂、體積龐大、以及可靠性低。

所以設計一種專業用于激光雷達，具有極高集成度的激光雷達接收機系統芯片可以大大降低系統開發的復雜度和系統成本，為激光雷達系統小型化和量產化提供可靠的接收機方案。

發明內容

本發明的目的：提供一種激光雷達的接收機裝置，降低激光雷達接收端系統的開發難度和系統成本，提供系統的集成度從而實現系統的小型化。

為實現上述目的，根據本發明采用的一種技術方案：一種激光雷達接收機裝置，芯片設計集成了(1)單光子檢測器陣列，每個陣列元包括了單光子檢測器、淬火與復位電路、相干判決電路、以及讀出電路(2)時間數字轉換器陣列，包括了時間數字轉換模塊、時鐘產生模塊、以及時鐘分配模塊(3)數字控制模塊，包括了數據存儲模塊、數字信號處理模塊、時序控制模塊、以及芯片接口模塊。

根據本申請的一種技術方案，提供一種激光雷達的接收機裝置，其包含：光檢測器陣列模塊以接收激光回波，該光檢測器陣列模塊包含多個光檢測器，每一個該光檢測器用于根據所接收的該激光回波產生觸發信號；連接至該光檢測器陣列模塊的時鐘信號模塊，包含多個時間數字轉換器，每一個時間數字轉換器用于接收表示激光發射的起始信號、來自該光檢測器的該觸發信號作為終止信號、以及高速時鐘信號，利用該高速時鐘信號做為基準來計算該終止信號與該起始信號的時間差，以及產生時間差數字信號；以及連接至該時鐘信號模塊的接收機控制模塊，包含：時序控制模塊，用于產生該起始信號；存儲模塊，用于接收來自該多個時間數字轉換器所輸出的時間差數字信號，并且存儲為相應的多個時間差值；連接至該時序控制模塊與該存儲模塊的處理模塊，用于在收到時序控制模塊的指令后，根據該多個時間差值產生多個距離信息；以及連接至該處理模塊的接口模塊，用于將該多個距離信息傳送出去，其中上述的接收機裝置設置在單一個封裝體內。

在該技術方案中，為了提供高可靠性、低成本、以及小型化的接收機解決方案，其中上述的接收機裝置設置在單一芯片上。

在該技術方案中，為了簡化時間數字轉換器的設計，其中該觸發信號為電壓數字信號。

在該技術方案中，為了提高激光雷達的偵測速度與效能，其中上述的光檢測器更包含：單光子檢測器，用于接收該激光回波，以產生該觸發信號；連接至該單光子檢測器的淬火與復位電路，用于當該觸發信號產生之后，將該單光子檢測器進行復位以等待下次的觸發；以及讀出電路，用于將該觸發信號傳送至相應的該時間數字轉換器。

在該技術方案中，為了減少噪訊干擾，其中上述的光檢測器更包含：連接至該單光子檢測器的相干判決電路，用于當該觸發信號產生之后，判斷是否為噪訊所觸發，當判斷不是噪訊觸發時，將該觸發信號傳送至讀出電路。