CN107329133A - 可矫正成像激光雷达接收器及信号处理方法 - Google Patents

可矫正成像激光雷达接收器及信号处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可矫正成像激光雷达接收器，包括：光电检测器模块(10)，用于将接收的光信号并转换为电信号(iin,11～iin,mn)；高压共模电平端(VCOM,HV)，与所述光电检测器模块(10)的输入端电连接，用于给所述光电检测器模块(10)提供电压源；模拟前端集成电路(20)，与所述光电检测器模块(10)的输出端电连接，用于将所述电信号(iin,11～iin,mn)转换为数字信号(DATA1～DATAm)，且包括光电增益失配矫正模块(21)和多个模拟前端信号处理电路(22)，所述光电增益失配矫正模块(21)的每个输出端分别与每个所述模拟前端信号处理电路(22)对应电连。本发明采用光电检测器反向偏置电压矫正方法，有效消除光电检测器由于像元光电增益不匹配所造成回波强度信号检测误差。

Description

可矫正成像激光雷达接收器及信号处理方法
技术领域
本发明属于TOF成像激光雷达技术领域，具体涉及一种可矫正成像激光雷达接收器及信号处理方法。
背景技术
飞行时间法(TOF)成像激光雷达利用距离传感器获取目标表面的距离图像，实现对目标表面几何形状的测量，距离图像的每个像素对应的是目标表面的三维坐标，从而可构成目标的三维图像。为了能够提高了图像中各像素的辨识度，有利于目标的识别，在激光三维成像的基础上，要求接收器能够检测目标表面所反射回来的光辐射强度，以在重建目标三维图像的同时增加目标的图像强度信息。
TOF成像激光雷达系统中，激光雷达接收器是其关键模块之一，用于接收脉冲回波光学信号并把光学信号转换为电信号，并获取目标的距离信息。为了获得目标反射回波的光功率，要求接收器通道具有线性检测光功率的能力，即接收器输出电学信号与输入光功率具有线性比例关系。激光雷达接收器主要包括光电检测器于模拟前端光电流读出电路，由于雪崩光电二极管(APD)具有高灵敏度和较低的噪声，根据APD两端所加偏置电压不同，APD工作模式有盖革模式和线性模式，由于线性模式APD输出电流与输入光功率成线性比例关系，因此，激光雷达接收器光电检测器件通常采用线性工作模式APD探测回波脉冲光功率，模拟前端集成电路主要用于对回波脉冲电流进行线性放大并转换为电压信号，根据目标反射回波功率信息重建目标强度图像；同时，接收器还需要具有对回波信号到达接收器的时刻进行高精度时刻鉴别，以获取目标与接收器之间的距离信息。
在成像激光雷达接收器中，光电探测器按像元数的排列方式分为单通道、线阵列、面阵列，从而构成单通道二维扫描成像，线阵列一维扫描成像，面阵列凝视成像。这三种成像方式各有优缺点，其中单通道二维扫描成像雷达技术比较成熟，针对光电探测器的前端模拟电路通常采用分离器件设计，常用于激光测距，在成像雷达应用中面临成像时间太长、成像质量差、系统结构笨重等诸多问题，应用受到限制；人们转而寻找像元数目更多的探测器，如线阵列和面阵列探测器，随着阵列的像元数目越来越大，接收器模拟前端电路的设计面临如下挑战：分立器件设计阵列接收器模拟前端电路遇到下述技术瓶颈，如：采用分立器件设计的会导致，系统功耗太大，电路可靠性降低，调试困难等难于克服的难题，故阵列接收器模拟前端电路采用先进集成电路设计成为趋势；另一方面，在阵列接收器中，工作于线性模式光电检测器像元之间光电增益偏差导致阵列型接收器通道之间的增益存在固有失配，在三维成像激光雷达接收器中，光电检测器件之间增益失配将导致接收器通道之间回波强度检测误差，造成重建图像强度信息的失真，导致目标辨识困难，限制了线性模式光电检测器在阵列接收器的应用。
因此，如何研制出一种高精度重建图像的激光雷达接收器已经成为研究的热点问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可矫正成像激光雷达接收器。包括：
光电检测器模块10，用于将接收的光信号转换为电信号iin,11～iin,mn；
高压共模电平端VCOM,HV，与所述光电检测器模块10的输入端电连接，用于给所述光电检测器模块10提供电压源；
模拟前端集成电路20，与所述光电检测器模块10的输出端电连接，用于将所述电信号iin,11～iin,mn转换为数字信号DATA1～DATAm，且包括光电增益失配矫正模块21和多个模拟前端信号处理电路22，所述光电增益失配矫正模块21的每个输出端分别与每个所述模拟前端信号处理电路22对应电连接。
在本发明的一个实施例中，所述光电增益失配矫正模块21包括：时钟输入端CLK、数据输入端DATA_IN、矫正使能信号输入端EN_EOR、矫正逻辑生成电路211、K路电压源生成电路212、开关器件阵列模块213及多个输出端VA,11～VA,mn；其中，
所述矫正逻辑生成电路211的输入端分别与所述时钟输入端CLK、所述数据输入端DATA_IN、所述矫正使能信号输入端EN_EOR电连接，其输出端与所述开关器件阵列模块213的第一输入端电连接；
所述开关器件阵列模块213的第二输入端与所述K路电压源生成电路212的输出端电连接，其多个输出端分别与多个所述第一输出端VA,11～VA,mn一一对应电连接。
在本发明的一个实施例中，所述矫正逻辑生成电路211包括：计数器2111、三输入与门2112、阵列寄存器2113；其中，
所述计数器2111的第一输入端分别与所述光电增益失配矫正模块21的时钟输入端CLK、所述三输入与门2112的第一输入端电连接，其第二输入端分别与所述光电增益失配矫正模块21的矫正使能信号输入端EN_EOR、所述三输入与门2112的第三输入端、所述阵列寄存器2113的第三输入端电连接，其输出端与所述三输入与门2112的第二输入端电连接；
所述阵列寄存器2113的第一输入端与所述光电增益失配矫正模块21的数据输入端DATA_IN电连接，其第二输入端与所述三输入与门2112的输出端电连接，其多个输出端并行输出矫正逻辑位ADD1,1～ADDm,n。
在本发明的一个实施例中，所述K路电压源生成电路212包括：基准电压源2121、运算放大器2122、调整晶体管2123、电阻串联网络2124、电压源VDD、接地端GND；其中，
所述调整晶体管2123和所述电阻串联网络2124串接于所述电压源VDD和所述接地端GND之间；所述运算放大器2122的反相输入端与所述基准电压源2121电连接，其同相输入端与所述电阻串联网络2124电连接，其输出端与所述调整晶体管2123的栅极电连接；所述电阻串联网络2124的多个输出端并行输出电压VREF,1～VREF,K。
在本发明的一个实施例中，所述模拟前端信号处理电路22包括：多个模拟前端Analog Front End,简称AFE电路单元221、流水线输出模块222；其中，
每个所述AFE电路单元221的第一输入端分别与所述光电增益失配矫正模块211的每个输出端对应电连接，其第二输入端分别与所述光电检测器模块10的每个输出端对应电连接，其输出端分别与所述流水线输出模块222的每个输入端对应电连接；
所述流水线输出模块222的输出端输出所述数字信号DATAi。
在本发明的一个实施例中，所述AFE电路单元221包括：校正电压输入端VA,ij，电信号输入端VB,ij，缓冲器2212-ij、电容2211-ij、跨阻放大器2213-ij、时刻鉴别电路2214-ij、峰值保持电路2215-ij、模数转换器2216-ij、寄存器2217-ij；其中，
所述电容2211-ij、跨阻放大器2213-ij、所述峰值保持电路2215-ij、所述模数转换器2216-ij依次串接于所述电信号输入端VB,ij与寄存器2217-ij的第二输入端AD之间；
所述缓冲器2212-ij串接于所述校正电压输入端VA,ij与所述电信号输入端VB和所述电容2211-ij串接形成节点之间；
所述时刻鉴别电路2214-ij串接于所述跨阻放大器2213-ij与所述峰值保持电路2215-ij串接形成节点E与所述寄存器2217-ij的第二输入端TD之间；
所述寄存器2217-ij的输出端与所述流水线输出模块222的一个输入端对应电连接。
在本发明的一个实施例中，所述光电检测器模块10包括APD像元阵列，所述APD像元阵列为1×n的线阵列或者m×n的面阵列。
在本发明的一个实施例中，所述APD像元为反向偏置，且所述反向偏置方式为共阴极或者共阳极。
在本发明的一个实施例中，所述APD像元工作模式为线性模式。
本发明的另一个实施例提供了一种模拟前端信号处理方法，方法包括：
S01：接收光信号，并将所述光信号转换为电信号；
S02：将所述电信号放大并转换为脉冲电压信号；
S03：将所述脉冲电压信号的幅度转换为幅度数字信号；
S04：获取所述脉冲电压信号的到达时刻信号，所述到达时刻信号为数字信号；
S05：将所述幅度数字信号和所述到达时刻信号进行存储并输出。
与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
1、本发明采用光接收器获取目标表面所反射回来的光辐射强度，采用面阵列光电转换器模块对光信号进行接收并行处理，无需扫描机构，可以获得回波强度信息，应用于成像激光雷达，可成强度像，使用效果好。
2、本发明采用的光电检测器的反向偏置电压矫正方法，有效消除阵列型光电检测器之间由于像元光电增益不匹配，所造成回波强度信号检测误差；
3、本发明所使用光电检测器件为雪崩光电二极管(APD)，可满足微弱电信号的灵敏度要求；
4、本发明所对光电流所采用的模拟前端信号处理方式，方法简单可靠，可将光功率的模拟量和回波到达接收器的时刻信号进行数字化处理，简化了成像激光雷达后端信号处理。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种可矫正成像激光雷达接收器的电路原理框图；
图2为本发明实施例提供的一种光电增益失配矫正模块电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种矫正逻辑生成电路结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种矫正逻辑生成电路时序图实例；
图5为本发明实施例提供的一种k路电压生成电路结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种线阵列模拟前端信号处理电路原理框图；
图7为本发明实施例提供的一种面阵列模拟前端信号处理电路原理框图；
图8为本发明实施例提供的一种AFE电路单元结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种光电检测器模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种可矫正成像激光雷达接收器的电路原理框图；该可矫正成像激光雷达接收器包括：
光电检测器模块10，用于将接收的光信号并转换为电信号iin,11～iin,mn；
其中，所述光电检测模块10用于将目标反射回来的脉冲光信号转换为脉冲电流信号。
高压共模电平端VCOM,HV，与所述光电检测器模块10的输入端电连接，用于给所述光电检测器模块10提供电压源；
模拟前端集成电路20，与所述光电检测器模块10的输出端电连接，用于将所述电信号iin,11～iin,mn转换为数字信号DATA1～DATAm，且包括光电增益失配矫正模块21和多个模拟前端信号处理电路22，所述光电增益失配矫正模块21的每个输出端分别与每个所述模拟前端信号处理电路22对应电连接。
请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种光电增益失配矫正模块电路结构示意图；其中，所述光电增益失配矫正模块21包括：时钟输入端CLK、数据输入端DATA_IN、矫正使能信号输入端EN_EOR、矫正逻辑生成电路211、K路电压源生成电路212、开关器件阵列模块213及多个输出端VA,11～VA,mn；其中，所述矫正逻辑生成电路211的输入端分别与所述时钟输入端CLK、所述数据输入端DATA_IN、所述矫正使能信号输入端EN_EOR电连接，其输出端与所述开关器件阵列模块213的第一输入端电连接；
所述开关器件阵列模块213的第二输入端与所述K路电压源生成电路212的输出端电连接，其多个输出端分别与多个所述第一输出端VA,11～VA,mn一一对应电连接。
其中，所述光电增益失配矫正模块的工作原理如下：矫正逻辑生成电路211产生需要矫正的光电检测器像元的地址码和数据码ADDij，若光电检测器像元为线排列结构，地址码一一对应像元线阵列地址，若光电检测器像元为面阵列结构，地址码对应面阵列中像元的行地址和列地址；地址码表示像元位于阵列中的位置，决定了多路电压源的输出电压分配给相应的像元所连接缓冲器2212-ij的输入端。而数据码表示像元需要矫正的电压值，矫正电压值是通过开关器件阵列送入像元缓冲器2212-ij。光电增益失配矫正模块的输出为多通道模拟电压VA,11～VA,mn，模拟电压VA,11～VA,mn通过连接缓冲器2212-ij的输入端，缓冲器2212-ij的输出端连接到光电检测器模块10中像元的阴极或者阳极，即：当光电检测器模块10中像元的阳极连接高正压共模电平时，缓冲器2212-ij输出端连接光电检测器中像元阴极；当光电检测器模块10中像元的阴极连接低负压共模电平时，缓冲器输出端2212-ij连接光电检测器模块10中像元的阳极。当多通道模拟电压VA,11～VA,mn其通道数与阵列APD像元数目相同，即可完成对阵列中每一个像元进行增益矫正。
请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种矫正逻辑生成电路结构示意图；其中，所述矫正逻辑生成电路211包括：计数器2111、三输入与门2112、阵列寄存器2113,其中，所述计数器2111的第一输入端分别与所述光电增益失配矫正模块21的时钟输入端CLK、所述三输入与门2112的第一输入端电连接，其第二输入端分别与所述光电增益失配矫正模块21的矫正使能信号输入端EN_EOR、所述三输入与门2112的第三输入端、所述阵列寄存器2113的第三输入端电连接，其输出端与所述三输入与门2112的第二输入端电连接；
所述阵列寄存器2113的第一输入端与所述光电增益失配矫正模块21的数据输入端DATA_IN电连接，其第二输入端与所述三输入与门2112的输出端电连接，其多个输出端并行输出矫正逻辑位ADD1,1～ADDm,n。
其中，计数器2111为m×n计数器，m×n计数器2111输出CNT_OUT信号；阵列寄存器2113为m×n个寄存器阵列，阵列寄存器2113的时钟端连接三输入与门的输出，寄存器阵列2113的使能端连接外部矫正使能信号EN_COR，寄存器阵列2113的数据输入为DATA_IN；该寄存器阵列2113用于将外部需要矫正的串行数据DATA_IN在时钟CLK的控制下写入阵列寄存器2113电路中，同时并行输出数据ADDi,j作为矫正逻辑位，其中i＝1～m，j＝1～n。
请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种矫正逻辑生成电路时序图实例。矫正时序逻辑包括：矫正逻辑准备阶段801，矫正数据写入阶段802，矫正数据读出阶段803；时序逻辑工作过程如下：首先，矫正逻辑准备阶段801为准备初始化阵列寄存器2113，矫正数据写入阶段802将外部需要写入的矫正数据写入阵列寄存器2113中，矫正数据输出阶段803将写入的数据进行读出，控制阵列开关器件控制端。写入数据工作过程包括：在外接矫正使能的控制下，计数器完成m×n进制的计数，当计数完成后，输出信号CNT_OUT变为低电平，表明矫正逻辑生成电路211写入矫正数据完成。
请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种k路电压生成电路结构示意图；其中，所述K路电压源生成电路212包括：基准电压源2121、运算放大器2122、调整晶体管2123、电阻串联网络2124、电压源VDD、接地端GND；其中，所述调整晶体管2123和所述电阻串联网络2124串接于所述电压源VDD和所述接地端GND之间；所述运算放大器2122的反相输入端与所述基准电压源2121电连接，其同相输入端与所述电阻串联网络2124电连接，其输出端与所述调整晶体管2123的栅极电连接；所述电阻串联网络2124的多个输出端并行输出电压VREF,1～VREF,K。
其中，k路电压生成电路工作原理为：该电路利用负反馈工作原理，输出获得稳定电压源VREF,1～VREF,K，具体工作过程还包括电压基准源2121产生基准电压源与电阻串联网络2124的电阻分压产生的电压进行比较获得误差电压，误差电压通过运算放大器2122进行放大后的控制调整晶体管2123的栅极，以稳定输出电压，k路电压源是通过电阻串联网络2124的电阻分压后产生。
请参见图6、图7，图6为本发明实施例提供的一种线阵列模拟前端信号处理电路原理框图；图7为本发明实施例提供的一种面阵列模拟前端信号处理电路原理框图；其中，所述模拟前端信号处理电路22包括：多个AFE电路单元221、流水线输出模块222；其中，
每个所述AFE电路单元221的第一输入端分别与所述光电增益失配矫正模块211的每个输出端对应电连接，其第二输入端分别与所述光电检测器模块10的每个输出端对应电连接，其输出端分别与所述流水线输出模块222的每个输入端对应电连接；
所述流水线输出模块222的输出端输出所述数字信号DATAi。
其中，所述流水线输出模块222用于将并行输入的输入端数据输出为串行输出。
请参见图8，图8为本发明实施例提供的一种AFE电路单元结构示意图；其中，所述AFE电路单元221包括：校正电压输入端VA,ij，电信号输入端VB,ij，缓冲器2212-ij、电容2211-ij、跨阻放大器2213-ij、时刻鉴别电路2214-ij、峰值保持电路2215-ij、模数转换器2216-ij、寄存器2217-ij；其中，
所述电容2211-ij、跨阻放大器2213-ij、所述峰值保持电路2215-ij、所述模数转换器2216-ij依次串接于所述电信号输入端VB,ij与寄存器2217-ij的第二输入端AD之间；
所述缓冲器2212-ij串接于所述校正电压输入端VA,ij与所述电信号输入端VB和所述电容2211-ij串接形成节点之间；
所述时刻鉴别电路2214-ij串接于所述跨阻放大器2213-ij与所述峰值保持电路2215-ij串接形成节点E与所述寄存器2217-ij的第二输入端TD之间；
所述寄存器2217-ij的输出端与所述流水线输出模块222的一个输入端对应电连接。
其中，所述AFE电路单元211工作原理为：以第i列第j行AFE电路单元211为例，所述缓冲器2212-ij电压增益为1，故其输出电压等于输入电压值，该电压值设置光电检测器像元的阴极(以共阳极像元阵列为例)，该电压值的大小根据像元光电增益值失配大小设定；当光电检测器像元检测到脉冲光照时，输出光电流，光电流通过耦合电容2211-ij耦合到跨阻放大器2213-ij的输入端，其中，电容2211-ij用于隔离光电检测器模块10和AFE电路单元211的直流电平，而脉冲电流信号能够通过电容2211-ij；跨阻放大器2213-ij将光电流转换为电压信号，该电压信号分别分成两路，一路电压通过时刻鉴别器2214-ij获取光电转换器接收到脉冲光照的时刻，得到时刻数字信号TDij，通过激光雷达接收器接收到回波的时刻用于计算接收器与目标之间的距离；另一路电压输入峰值保持器2215-ij的输入端，峰值保持电路2215-ij用于保持跨阻放大器2213-ij输出端峰值电压，即获得激光雷达接收器接收到的回波功率；峰值保持电路2215-ij检测脉冲电压的峰值，并保持；模数转换器2216-ij将上述峰值电压转换为峰值电压数字信号ADij。上述时刻数字信号TDij和峰值电压数字信号ADij并行输入到寄存器2217-ij中，寄存器的输出信号为TADij。
请参见图9，图9为本发明实施例提供的一种光电检测器模块结构示意图；图2中，a表示1×n的线阵列APD光电检测器像元，b表示m×n的面阵列APD光电检测器像元。其中，所述光电检测器模块10包括APD像元阵列，所述APD像元阵列为1×n或者n×1的线阵列，或者m×n的面阵列。其中，m和n可以相等，也可以不等，m，n为大于1的正整数；如果APD像元阵列为线阵列，则模拟前端集成电路20为线阵列；若APD像元为面阵列，则模拟前端电路20为面阵列；
请再次参见图6和图7，光电检测器像元为线阵列或者为面阵列，其中，线阵列APD像元第i列第1行光电检测器像元APD-i1与AFE电路单元221-i1的输入连接，第i列第2行电检测器像元APD-i2与AFE电路单元221-i2的输入连接，第i列第j行光电检测器像元APD-ij顺序与AFE电路单元221-ij的输入连接，第i列第n行光电检测器像元APD-in与AFE电路单元221-in的输入连接；AFE电路单元的输出TADi1到TADin连接流水线输出模块222的输入，流水线输出模块222的输出连接至芯片外面，上述i满足：1≤i≤m，j满足：1≤j≤n。
其中，面阵列APD像元包括m列像元和m个模拟前端信号处理电路模块30b-1到30b-m，面阵列像元数目为m×n，表示n行m列，其中m和n为正整数，。其中，第1列像元APD-11到APD-1n的输出连接模拟前端信号处理电路模块30b-1的输入，第2列像元APD-21到APD-2n的输出连接模拟前端信号处理电路模块30b-2的输入，顺序第i列像元APD-i1到APD-in的输出连接模拟前端信号处理电路模块30b-i的输入，第m列像元APD-m1到APD-mn的输出连接模拟前端信号处理电路模块30b-m的输入。
其中，所述APD像元为反向偏置，且所述反向偏置方式为共阴极或者共阳极。反向偏置电压等于光电检测器模块10像元的阳极电位与阴极电位之差；该反向偏置电压可调整像元的增益；
其中，所述APD像元工作模式为线性模式。即其输出电流与入射光功率成线性比例关系。
其中，光电检测器APD像元的光电增益是指：光电检测器APD像元在一定的反向偏置电压下，光电检测器的输出电流与入射光功率之比，单位为A/W，光电增益主要受半导体制造工艺影响，在面阵接收器中，各像元光电增益受到工艺制造失配影响，存在固有偏差。本实施例主要通过独立设置各像元光电检测器偏置电压，使用偏置电压补偿像元的增益偏差，由于阵列APD像元反向偏置方式有共阴极和共阳极两种，所述共阴极偏置方式是将像元的阴极连接在一起，连接共模电平，各像元阳极分别连接到模拟前端电路中，而共阳极偏置方式，则是将像元的阳极连接在一起，连接共模电平，像元阴极分别连接到模拟前端集成电路中，因此，若阵列APD是共阴极，则共模电平接APD阴极，各像元的阳极接前端集成电路输入端，为消除各像元之间的增益偏差，在模拟前端集成电路中引入APD阳极电位校正技术，通过独立设置像元APD的阳极电位，应用各APD像元阴极和阳极之间的反偏电压各异来补偿像元增益偏差，使APD阵列的光电增益匹配；同理，若阵列APD是共阳极，则共模电平接APD阳极，模拟前端集成电路中可引入APD阴极电位校正技术，通过独立设置像元APD的阴极电位来到达像元光电增益失配矫正的目的。
本发明的另一个实施例提供了一种模拟前端信号处理方法，包括如下步骤：
S01：采用可矫正成像激光雷达接收器中的光电检测器模块10接收光信号，并将所述光信号转换为电信号；
S02：将所述电信号放大并转换为脉冲电压信号；
S03：采用模数转换器将所述脉冲电压信号的幅度转换为幅度数字信号；
S04：采用时刻鉴别电路获取所述脉冲电压信号的到达时刻信号，所述到达时刻信号为数字信号；
S05：将所述幅度数字信号和所述到达时刻信号进行存储并通过流水线输出模块222输出。
与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
1、本发明采用光接收器获取目标表面所反射回来的光辐射强度，采用面阵列光电转换器模块对光信号进行接收并行处理，无需扫描机构，可以获得回波强度信息，应用于成像激光雷达，可成强度像，使用效果好。
2、本发明采用的光电检测器的反向偏置电压矫正方法，有效消除阵列型光电检测器之间由于像元光电增益不匹配，所造成回波强度信号检测误差；
3、本发明所使用光电检测器件为雪崩光电二极管(APD)，可满足微弱电信号的灵敏度要求；
4、本发明所对光电流所采用的模拟前端信号处理方式，方法简单可靠，可将光功率的模拟量和回波到达接收器的时刻信号进行数字化处理，简化了成像激光雷达后端信号处理。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可矫正成像激光雷达接收器，其特征在于，包括：
光电检测器模块(10)，用于将接收的光信号转换为电信号(iin,11～iin,mn)；
高压共模电平端(VCOM,HV)，与所述光电检测器模块(10)的输入端电连接，用于给所述光电检测器模块(10)提供电压源；
模拟前端集成电路(20)，与所述光电检测器模块(10)的输出端电连接，用于将所述电信号(iin,11～iin,mn)转换为数字信号(DATA1～DATAm)，且包括光电增益失配矫正模块(21)和多个模拟前端信号处理电路(22)，所述光电增益失配矫正模块(21)的每个输出端分别与每个所述模拟前端信号处理电路(22)对应电连接。
2.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述光电增益失配矫正模块(21)包括：时钟输入端(CLK)、数据输入端(DATA_IN)、矫正使能信号输入端(EN_EOR)、矫正逻辑生成电路(211)、K路电压源生成电路(212)、开关器件阵列模块(213)及多个输出端(VA,11～VA,mn)；其中，
所述矫正逻辑生成电路(211)的输入端分别与所述时钟输入端(CLK)、所述数据输入端(DATA_IN)、所述矫正使能信号输入端(EN_EOR)电连接，其输出端与所述开关器件阵列模块(213)的第一输入端电连接；
所述开关器件阵列模块(213)的第二输入端与所述K路电压源生成电路(212)的输出端电连接，其多个输出端分别与多个所述第一输出端(VA,11～VA,mn)一一对应电连接。
3.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，所述矫正逻辑生成电路(211)包括：计数器(2111)、三输入与门(2112)、阵列寄存器(2113)；其中，
所述计数器(2111)的第一输入端分别与所述光电增益失配矫正模块(21)的时钟输入端(CLK)、所述三输入与门(2112)的第一输入端电连接，其第二输入端分别与所述光电增益失配矫正模块(21)的矫正使能信号输入端(EN_EOR)、所述三输入与门(2112)的第三输入端、所述阵列寄存器(2113)的第三输入端电连接，其输出端与所述三输入与门(2112)的第二输入端电连接；
所述阵列寄存器(2113)的第一输入端与所述光电增益失配矫正模块(21)的数据输入端(DATA_IN)电连接，其第二输入端与所述三输入与门(2112)的输出端电连接，其多个输出端并行输出矫正逻辑位(ADD1,1～ADDm,n)。
4.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，所述K路电压源生成电路(212)包括：基准电压源(2121)、运算放大器(2122)、调整晶体管(2123)、电阻串联网络(2124)、电压源(VDD)、接地端(GND)；其中，
所述调整晶体管(2123)和所述电阻串联网络(2124)串接于所述电压源(VDD)和所述接地端(GND)之间；所述运算放大器(2122)的反相输入端与所述基准电压源(2121)电连接，其同相输入端与所述电阻串联网络(2124)电连接，其输出端与所述调整晶体管(2123)的栅极电连接；所述电阻串联网络(2124)的多个输出端并行输出电压(VREF,1～VREF,K)。
5.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述模拟前端信号处理电路(22)包括：多个AFE电路单元(221)、流水线输出模块(222)；其中，
每个所述AFE电路单元(221)的第一输入端分别与所述光电增益失配矫正模块(211)的每个输出端对应电连接，其第二输入端分别与所述光电检测器模块(10)的每个输出端对应电连接，其输出端分别与所述流水线输出模块(222)的每个输入端对应电连接；
所述流水线输出模块(222)的输出端输出所述数字信号(DATAi)。
6.根据权利要求5所述的接收器，其特征在于，所述AFE电路单元(221)包括：校正电压输入端(VA,ij)，电信号输入端(VB,ij)，缓冲器(2212-ij)、电容(2211-ij)、跨阻放大器(2213-ij)、时刻鉴别电路(2214-ij)、峰值保持电路(2215-ij)、模数转换器(2216-ij)、寄存器(2217-ij)；其中，
所述电容(2211-ij)、跨阻放大器(2213-ij)、所述峰值保持电路(2215-ij)、所述模数转换器(2216-ij)依次串接于所述电信号输入端(VB,ij))与寄存器(2217-ij)的第二输入端(AD)之间；
所述缓冲器(2212-ij)串接于所述校正电压输入端(VA,ij)与所述电信号输入端(VB)和所述电容(2211-ij)串接形成节点之间；
所述时刻鉴别电路(2214-ij)串接于所述跨阻放大器(2213-ij)与所述峰值保持电路(2215-ij)串接形成节点(E)与所述寄存器(2217-ij)的第二输入端(TD)之间；
所述寄存器(2217-ij)的输出端与所述流水线输出模块(222)的一个输入端对应电连接。
7.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述光电检测器模块(10)包括APD像元阵列，所述APD像元阵列为1×n的线阵列或者m×n的面阵列。
8.根据权利要求7所述的接收器，其特征在于，所述APD像元为反向偏置，且所述反向偏置方式为共阴极或者共阳极。
9.根据权利要求7所述的接收器，其特征在于，所述APD像元工作模式为线性模式。
10.一种信号处理方法，其特征在于，适用于权利要求1～9任一项所述的可矫正成像激光雷达接收器；所述方法包括：
S01：接收光信号，并将所述光信号转换为电信号；
S02：将所述电信号放大并转换为脉冲电压信号；
S03：将所述脉冲电压信号的幅度转换为幅度数字信号；
S04：获取所述脉冲电压信号的到达时刻信号，所述到达时刻信号为数字信号；
S05：将所述幅度数字信号和所述到达时刻信号进行存储并输出。
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