[發明專利]接收器、激光測距設備及點云圖像生成方法

在審

• 申請號: 202010559940.X
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN113820689A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 杜奔;丁云;安凱
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/486;G01S17/08;G01S17/89;G01S17/931
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 陳文香;劉芳

本申請實施例提供一種本申請實施例提供的接收器、激光測距設備及點云圖像生成方法，應用于激光測距場景，如自動駕駛中的車輛與障礙物之間距離的檢測等場景。該接收器包括接收光學模組、背景光測量模組、處理器、偏置電壓源第一探測器和第一TIA。接收光學模組將接收到的返回光分第一路光和第二路光。背景光測量模組消除自身暗電流的影響，并過濾掉第一路光中的信號光，從而獲取到第一電壓。處理器基于該第一電壓確定出第一探測器的偏置電壓。該過程中，通過對返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光進行采樣、測量從而確定出偏置電壓，并實時補償第一探測器的偏置電壓，實現調節第一探測器的靈敏度的目的。

技術領域

本申請涉及光電技術領域，尤其涉及一種接收器、激光測距設備及點云圖像生成方法。

背景技術

激光雷達(lidar)是一種利用飛行時間(time of flight，TOF)等進行非接觸式掃描測距的設備，具有速度快、抗光電干擾能力強、測量范圍廣等優點，因而得到廣泛的應用。當激光雷達應用于自動駕駛車輛時，激光雷達通過感知周邊環境并向自動駕駛車輛提供高精度的三維點云圖像。

通常情況下，激光雷達包括激光器、探測器、發射光學模組、接收光學模組、信號控制單元、信號處理單元等。測距過程中，信號控制單元控制激光器發射高功率脈沖，該高功率脈沖經由發射光學模組校正后打在目標對象上，并被目標對象返回給接收光學模組。接收光學模組接收返回光并將返回光匯聚到探測器的感光面上，探測器將返回光轉換為電流信號，該電流信號被轉換成電壓信號后輸入至信號處理器。信號處理器根據該電壓信號生成三維點云圖像，進而根據該三維點云圖像確定出目標對象與自動駕駛車輛之間的距離等信息。其中，探測器主要包括雪崩二極管(avalanche photodiode，APD)等。為了避免APD被雪崩擊穿，通常在APD上串接一個限流電阻，利用限流電阻分壓，從而降低APD上的電壓。另外，考慮到激光雷達所處環境復雜，要求車規級的激光雷達內部元器件能夠適應-40℃-125℃的溫度范圍。當溫度升高時，激光器峰值波長會發生紅移，導致激光器峰值波長存在約46納米(nm)的漂移。這就要求罩在激光器上的濾波罩允許通過的光的波長范圍較大，比如845nm-925nm。濾波罩允許通過的波長范圍稱之為激光雷達的光帶寬。

利用激光雷達測距時，不可避免的會受到背景光的干擾。背景光功率與激光雷達的光帶寬正相關，背景光功率越強，則限流電阻上的壓降越大，導致APD上的電壓降低，進而導致APD上產生的光電流減小。這種現象稱為APD靈敏度降低的現象，這種現象會降低激光雷達的測距能力。因此，如何在背景光下補償APD的靈敏度實為急待解決的問題。

發明內容

本申請實施例提供一種接收器、激光測距設備及點云圖像生成方法，通過向第一探測器提供準確的偏置電壓，以解決第一探測器的靈敏度降低的問題，進而提升激光測距設備的測距能力。

第一方面，本申請實施提供一種接收器，包括：接收光學模組、背景光測量模組、處理器、偏置電壓源、第一探測器和第一互阻放大器TIA。其中，接收光學模組，用于將目標對象反射的返回光分束為第一路光和第二路光，返回光包括信號光和背景光。背景光測量模組，用于接收第一路光，并輸出第一路光中的背景光的第一電壓。處理器，用于根據第一電壓，確定第一探測器的偏置電壓。偏置電壓源，用于向第一探測器提供偏置電壓。第一探測器，用于接收第二路光，在偏置電壓的作用下將第二路光轉換為第一電流。第一TIA，用于將第一電流轉換為第二電壓。處理器，還用于根據第二電壓生成目標對象的點云圖像。該過程中，通過對返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光進行采樣、測量從而確定出返回光中背景光的第一電壓，根據第一電壓確定出第一探測器的偏置電壓，并實時補償第一探測器的偏置電壓，實現調節第一探測器的靈敏度的目的。