CN110208775B - 一种激光雷达接收芯片、激光雷达芯片及激光雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种激光雷达接收芯片、激光雷达芯片及激光雷达系统，其中，该激光雷达接收芯片包括：芯片本体和集成于芯片本体上的回波信号接收模块和时间信息提取模块，回波信号接收模块包括多个并联设置的回波信号接收电路，多个回波信号接收电路分别与时间信息提取模块连接，每个回波信号接收电路均设置有接入端；回波信号接收电路，用于通过接入端接收回波信号，并对回波信号进行处理，将处理后的回波信号发送至时间信息提取模块；时间信息提取模块，用于根据处理后的回波信号确定激光雷达从发射激光脉冲到接收到回波信号的时间间隔，并输出时间间隔。本申请实施例提供了一种低功耗的激光雷达接收芯片。

Description

一种激光雷达接收芯片、激光雷达芯片及激光雷达系统
技术领域
本申请涉及微电子技术领域，具体而言，涉及一种激光雷达接收芯片、激光雷达芯片及激光雷达系统。
背景技术
激光雷达是利用激光器发出的激光光束来探测目标的位置、速度的装置，激光雷达通过向探测目标发出激光光束，然后利用光电探测系统接收探测目标反射的光，经过适当的处理得到探测目标的信息。
常用的测距方法就是飞行时间法，基于飞行时间法的激光雷达的接收端由光电转换器及接收信号通路组成，传统激光雷达系统中，接收信号通路有多个分立的接收芯片组成，通常一个光电转换器对应一个接收芯片，共同完成对光电探测器输出信号的放大以及时间信息的提取。
随着激光雷达技术的发展，为了提高雷达探测效率，抑制背景光噪声影响，雷达接收器件逐步由单点接收向多点接收甚至阵列接收发展，且阵列规模逐步增大，这样增加多个光电转换器的同时，增加与光电转换器一一对应的接收芯片，必然导致由分立芯片组件的电路系统规模庞大，造成激光雷达系统的耗能较高。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种激光雷达接收芯片、激光雷达芯片及激光雷达系统，以提供一种低功耗的激光雷达接收芯片。
第一方面，本申请实施例提供了一种激光雷达接收芯片，包括：芯片本体和集成于所述芯片本体上的回波信号接收模块和时间信息提取模块，所述回波信号接收模块包括多个并联设置的回波信号接收电路，多个所述回波信号接收电路分别与所述时间信息提取模块连接，每个所述回波信号接收电路均设置有接入端；
所述回波信号接收电路，用于通过所述接入端接收回波信号，并对所述回波信号进行处理，将处理后的回波信号发送至所述时间信息提取模块；
所述时间信息提取模块，用于根据所述处理后的回波信号确定激光雷达从发射激光脉冲到接收到所述回波信号的时间间隔，并输出所述时间间隔。
结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述时间信息提取模块包括多个时刻鉴别电路和多个时间数字转换器，多个所述时刻鉴别电路通过输入端与多个所述回波信号接收电路一一对应连接，通过输出端与多个所述时间数字转换器一一对应连接。
结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述时间信息提取模块包括多个模数转换器，多个所述模数转换器与多个所述回波信号接收电路一一对应连接。
结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述激光雷达接收芯片还包括多路选通器，并联设置的多个所述回波信号接收电路与所述多路选通器连接，所述多路选通器与时间信息提取模块连接。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述时间信息提取模块包括多个并联设置的时刻鉴别电路以及时间数字转换器，所述多个并联设置的时刻鉴别电路与所述多个并联设置的回波信号接收电路一一对应连接，所述多个并联设置的时刻鉴别电路通过所述多路选通器与所述时间数字转换器连接。
结合第一方面，本申请实施例提供第一方面的第五种可能的实施方式，回波信号为电流信号，所述回波信号接收电路包括：放大电路；
所述放大电路，用于将所述电流信号转换为电压信号，并对所述电压信号进行放大。
结合第一方面的第五种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，所述放大电路为跨阻放大器。
结合第一方面的第五种可能的实施方式或者第一方面的第六种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述回波信号接收电路包括还包括滤波电路，所述滤波电路与所述放大电路连接；
所述滤波电路，用于对所述电流信号进行滤波，并将滤波后的电流信号发送至所述放大电路。
第二方面，本申请实施例提供了一种激光雷达芯片，包括：逻辑控制芯片、激光驱动芯片、雷达数据处理芯片以及第一方面至第一方面的第七种可能的实施方式中的任一所述的激光雷达接收芯片，所述逻辑控制芯片分别与所述激光驱动芯片、所述雷达数据处理芯片以及所述激光雷达接收芯片连接，所述激光雷达接收芯片与所述雷达数据处理芯片连接。
第三方面，本申请实施例提供了一种激光雷达系统，包括接收光学部件、光电探测器、激光器、发射光学部件和第二方面所述的激光雷达芯片；所述光电探测器分别与所述接收光学部件和所述激光雷达接收芯片连接，所述激光器分别与所述激光驱动芯片和所述发射光学部件连接。
与现有技术中相比，本申请实施例的激光雷达接收芯片包括芯片本体和集成于芯片本体上的回波信号接收模块和时间信息提取模块，回波信号接收模块包括多个并联设置的回波信号接收电路，多个回波信号接收电路分别与时间信息提取模块连接，每个回波信号接收电路均设置有接入端；回波信号接收电路，用于通过接入端接收回波信号，并对回波信号进行处理，将处理后的回波信号发送至时间信息提取模块；时间信息提取模块，用于根据处理后的回波信号确定激光雷达从发射激光脉冲到接收到回波信号的时间间隔，并输出时间间隔。
可见，本申请实施例中的一个激光雷达接收芯片包括多个并联设置的回波信号接收电路，这些回波信号接收电路用来对接收端接收的回波信息进行处理，从而方便激光雷达接收芯片确定与目标物之间的多点距离，相比现有技术中在确定多点距离中使用的激光雷达系统，需要多个光电探测器以及对应的接收芯片，本申请实施例只需要一个激光雷达接收芯片和多个并联设置的光电探测器即可完成，从而能够降低由该激光雷达接收芯片组成的激光雷达系统的功耗。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的第一种激光雷达接收芯片的结构示意图；
图2示出了本申请实施例所提供的第二种激光雷达接收芯片的结构示意图；
图3示出了本申请实施例所提供的第三种激光雷达接收芯片的结构示意图；
图4示出了本申请实施例所提供的第四种激光雷达接收芯片的结构示意图；
图5示出了本申请实施例所提供的第五种激光雷达接收芯片的结构示意图；
图6示出了本申请实施例所提供的一种激光雷达芯片的结构示意图；
图7示出了本申请实施例所提供的一种激光雷达系统的结构示意图。
图标：101-芯片本体；102-回波信号接收模块；103-时间信息提取模块；1021-回波信号接收电路；1031-时刻鉴别电路；1032-时间数字转换器；1033-模数转换器；104-多路选通器；1-激光雷达芯片；10-激光雷达接收芯片；11-逻辑控制芯片；12-激光驱动芯片；13-雷达数据处理芯片；2-接收光学部件；3-光电探测器；4-激光器；5-发射光学部件。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种激光雷达接收芯片，如图1所示，包括：芯片本体101和集成于芯片本体101上的回波信号接收模块102和时间信息提取模块103，回波信号接收模块102包括多个并联设置的回波信号接收电路1021，多个回波信号接收电路1021分别与时间信息提取模块103连接，每个回波信号接收电路1021均设置有接入端。
回波信号接收电路1021，用于通过接入端接收回波信号，并对回波信号进行处理，将处理后的回波信号发送至时间信息提取模块103。
这里，回波信号接收电路1021与光电探测器连接，用来对光电探测器发送的回波信号进行滤波和放大处理，并将处理完成的回波电信号发送至时间信息提取模块103。
可选地，回波信号为电流信号，回波信号接收电路包括：放大电路；
放大电路，用于将电流信号转换为电压信号，并对电压信号进行放大。这样，放大后的电压信号更能便于被时间信息提取模块进行时间提取。
具体地，放大电路为跨阻放大器，或者其它能够对电流信号进行转换并放大的器件，在此不做具体限定。
可选地，回波信号接收电路包括还包括滤波电路，滤波电路与放大电路连接。
滤波电路，用于对电流信号进行滤波，并将滤波后的电流信号发送至放大电路。
回波信号接收电路接收到的回波信号，有些可能并不是该激光雷达接收芯片所属的激光雷达发射器发出的激光返回的回波信号，这部分不属于回波信号的波可能是一些干扰波，需要对其滤除，以便时间信息提取模块能够准确地提取时间间隔。
时间信息提取模块103，用于根据处理后的回波信号确定激光雷达从发射激光脉冲到接收到回波信号的时间间隔，并输出时间间隔。
时间信息提取模块103，在激光雷达开始发射激光时即开始采集激光信号，并记录了该激光信号到达时刻，在接收到回波电信号后能够确定激光信号从发出到接收经历的时间间隔。
可选地，如图2所示，时间信息提取模块103包括多个时刻鉴别电路1031和多个时间数字转换器1032，多个时刻鉴别电路1031通过输入端与多个回波信号接收电路1021一一对应连接，通过输出端与多个时间数字转换器1032一一对应连接。
其中，时刻鉴别电路1031，用于确定收到回波信号对应的时刻。
时间数字转换器1032，用于根据时刻确定发射脉冲激光到接收到回波信号的时间间隔。
即回波信号接收电路1021接收到回波信号后，先通过时刻鉴别电路1031确定接收到的各个回波信号对应的时刻，然后再由时间数字转换器1032根据这些时刻确定出发射脉冲激光到接收到回波信号的时间间隔。
可选地，如图3所示，时间信息提取模块103包括多个模数转换器1033，多个模数转换器1033与多个回波信号接收电路1021一一对应连接。
模数转换器1033，用于根据回波信号确定发射脉冲激光到接收到回波信号的时间间隔。
可选地，如图4所示，激光雷达接收芯片还包括多路选通器104，并联设置的多个回波信号接收电路1021与多路选通器104连接，多路选通器104与时间信息提取模块103连接。
其中，多路选通器104，能够根据需要将其中任意一路回波信号接收电路1021选出来，将其发送的回波信号发送至时间信息提取模块103。
可选地，如图5所示，时间信息提取模块103包括多个并联设置的时刻鉴别电路1031以及时间数字转换器1032，多个并联设置的时刻鉴别电路1031与多个并联设置的回波信号接收电路1021一一对应连接，多个并联设置的时刻鉴别电路1031通过多路选通器104与时间数字转换器1032连接。
本申请实施例提供了一种激光雷达芯片1，如图6所示，包括：逻辑控制芯片11、激光驱动芯片12、雷达数据处理芯片13以及上述实施例中提到的激光雷达接收芯片10，逻辑控制芯片11分别与激光驱动芯片12、雷达数据处理芯片13以及激光雷达接收芯片10连接，激光雷达接收芯片10与雷达数据处理芯片13连接。
其中，逻辑控制芯片11，用于控制激光驱动芯片12发射驱动信号，以驱动激光器发射脉冲激光。
激光雷达接收芯片10，用于在接收到回波信号时，处理回波信号，并根据处理后的回波信号确定激光雷达从发射激光脉冲到接收到回波信号的时间间隔，并输出时间间隔至雷达数据处理芯片13。
雷达数据处理芯片13，用于根据处理后的时间间隔确定并输出与目标物的距离。
可选地，本申请实施例提供了一种激光雷达系统，如图7所示，包括接收光学部件2、光电探测器3、激光器4、发射光学部件5和是上述实施例所提供的激光雷达芯片1；光电探测器3分别与接收光学部件2和激光雷达接收芯片10连接，激光器分别与激光驱动芯片12和发射光学部件5连接。
其中，激光器4在激光驱动芯片12的驱动下，发射激光信号，发射的激光信号经过发射光学部件5发射至目标物；接收光学部件2接收经过目标物反射回的激光信号，并将该反射回的激光信号发送至光电探测器3，光电探测器3将该激光信号进行光电转换后发送至激光雷达芯片1中的激光雷达接收芯片10，在由激光雷达芯片1中的雷达数据处理芯片13最终确定出与目标物的距离，并输出。
与现有技术中相比，本申请实施例的激光雷达接收芯片包括芯片本体和集成于芯片本体上的回波信号接收模块和时间信息提取模块，回波信号接收模块包括多个并联设置的回波信号接收电路，多个回波信号接收电路分别与时间信息提取模块连接，每个回波信号接收电路均设置有接入端；回波信号接收电路，用于通过接入端接收回波信号，并对回波信号进行处理，将处理后的回波信号发送至时间信息提取模块；时间信息提取模块，用于根据处理后的回波信号确定激光雷达从发射激光脉冲到接收到回波信号的时间间隔，并输出时间间隔。
可见，本申请实施例中的一个激光雷达接收芯片包括多个并联设置的回波信号接收电路，这些回波信号接收电路用来对接收端接收的回波信息进行处理，从而方便激光雷达接收芯片确定与目标物之间的多点距离，相比现有技术中在确定多点距离中使用的激光雷达系统，需要多个光电探测器以及对应的接收芯片，本申请实施例只需要一个激光雷达接收芯片和多个并联设置的光电探测器即可完成，从而能够降低由该激光雷达接收芯片组成的激光雷达系统的功耗。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括一个激光雷达接收芯片和多个并联设置的光电探测器，所述多个并联设置的光电探测器将经过目标物反射回的激光信号进行光电转换后发送至所述一个激光雷达接收芯片，
所述激光雷达接收芯片包括：芯片本体和集成于所述芯片本体上的回波信号接收模块和时间信息提取模块，所述回波信号接收模块包括多个并联设置的回波信号接收电路，多个所述回波信号接收电路分别与所述时间信息提取模块连接，每个所述回波信号接收电路均设置有接入端；
所述回波信号接收模块，用于通过所述接入端接收回波信号，并对所述回波信号进行处理，将处理后的回波信号发送至所述时间信息提取模块；
所述时间信息提取模块，用于根据所述处理后的回波信号确定激光雷达从发射激光脉冲到接收到所述回波信号的时间间隔，并输出所述时间间隔，所述时间信息提取模块包括时刻鉴别电路和时间数字转换器，所述时刻鉴别电路通过输入端与回波信号接收电路连接，通过输出端与所述时间数字转换器连接，
其中，所述激光雷达接收芯片还包括多路选通器，并联设置的多个所述回波信号接收电路与所述多路选通器连接，所述多路选通器连接在所述回波信号接收电路与所述时间信息提取模块之间，所述多路选通器能够将多个所述回波信号接收电路中的任意一路回波信号接收电路选出来，并且将所述任意一路回波信号接收电路发送的回波信号发送至所述时间信息提取模块的所述时刻鉴别电路。
2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，回波信号为电流信号，所述回波信号接收电路包括：放大电路；
所述放大电路，用于将所述电流信号转换为电压信号，并对所述电压信号进行放大。
3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述放大电路为跨阻放大器。
4.根据权利要求2或3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述回波信号接收电路包括还包括滤波电路，所述滤波电路与所述放大电路连接；
所述滤波电路，用于对所述电流信号进行滤波，并将滤波后的电流信号发送至所述放大电路。
5.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统还包括：逻辑控制芯片、激光驱动芯片以及雷达数据处理芯片，所述逻辑控制芯片分别与所述激光驱动芯片、所述雷达数据处理芯片以及所述激光雷达接收芯片连接，所述激光雷达接收芯片与所述雷达数据处理芯片连接。
6.根据权利要求5所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统还包括接收光学部件、激光器和发射光学部件；所述光电探测器分别与所述接收光学部件和所述激光雷达接收芯片连接，所述激光器分别与所述激光驱动芯片和所述发射光学部件连接。
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