CN112099034A - 一种脉冲信号测量电路及激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开脉冲信号测量电路及激光雷达系统。包括相关连接的接收模块、增益模块、信号处理模块和控制模块；接收模块接收激光脉冲信号，并将激光脉冲信号转换为脉冲电流信号；增益模块将脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号，并将第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号进行放大处理；信号处理模块将放大处理后的第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号和将放大处理后的第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号；控制模块根据模拟脉冲信号确定脉冲峰值信号，并根据脉冲峰值信号配置增益模块的增益系数；控制模块还根据数字格式的低电压差分信号确定脉冲飞行时间参数。以实现提高测量精度的效果。

Description

一种脉冲信号测量电路及激光雷达系统

技术领域

本发明实施例涉及激光测距技术，尤其涉及一种脉冲信号测量电路及激光雷达系统。

背景技术

脉冲式激光雷达具有测量距离远、重复频率高、测量原理简单等优点，被广泛应用于机器人导航、自动驾驶、空间环境测绘等各领域。

脉冲式激光雷达的测距原理是脉冲信号测量电路基于脉冲光信号的飞行时间，测量脉冲光信号在探测点和目标之间的传输时间，计算出探测点和目标之间的距离。然而，现有技术中测量环境条件如测量面反射率的变化、测量量程的变化等影响测量接收脉冲光信号幅度变化，从而影响测量精度。

发明内容

本发明实施例提供一种脉冲信号测量电路及激光雷达系统，可以使激光脉冲信号幅度始终维持在一个标定的区间内，提高测量精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种脉冲信号测量电路，该脉冲信号测量电路包括：接收模块、增益模块、信号处理模块和控制模块；所述增益模块分别与所述控制模块、所述接收模块和所述信号处理模块电连接；所述信号处理模块与所述控制模块电连接；

所述接收模块用于接收激光脉冲信号，并将所述激光脉冲信号转换为脉冲电流信号；

所述增益模块用于将所述脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号，并将所述第一脉冲电压信号和所述第二脉冲电压信号进行放大处理；

所述信号处理模块用于将放大处理后的第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号，以及将放大处理后的第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号；

所述控制模块用于根据所述模拟脉冲信号确定脉冲峰值信号，并根据所述脉冲峰值信号配置所述增益模块的增益系数，以使所述脉冲峰值幅度在预设范围内；所述控制模块还用于根据所述数字格式的低电压差分信号确定脉冲飞行时间参数。

可选的，所述增益模块包括可编程增益差分输出跨阻放大单元和数字可编程全差分射频放大电路单元；

所述可编程增益差分输出跨阻放大单元分别与所述控制模块、所述接收模块以及所述数字可编程全差分射频放大电路单元电连接；所述数字可编程全差分射频放大电路单元分别与所述控制模块和所述信号处理模块电连接；

所述可编程增益差分输出跨阻放大单元用于将所述脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号；

所述数字可编程全差分射频放大电路单元用于将所述第一脉冲电压信号和所述第二脉冲电压信号进行放大处理；

所述控制模块用于根据所述脉冲峰值信号配置所述可编程增益差分输出跨阻放大单元的增益系数和所述数字可编程全差分射频放大电路单元的增益系数。

可选的，所述信号处理模块包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；

所述可编程增益差分输出跨阻放大单元包括可编程增益差分输出跨阻放大器；

所述数字可编程全差分射频放大电路单元包括数字可编程全差分射频放大器、第一脉冲放大器和第二脉冲放大器；

所述可编程增益差分输出跨阻放大器的输出端与所述数字可编程全差分射频放大器的输入端电连接，所述数字可编程全差分射频放大器的第一输出端与所述第一信号处理单元电连接，所述数字可编程全差分射频放大器的第二输出端与所述第二信号处理单元电连接；

所述第一信号处理单元用于将放大处理后的第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号；

所述第二信号处理单元用于将放大处理后的第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号。

可选的，所述第一信号处理单元包括第一运算放大器、第一缓冲器和高速比较器；所述第二信号处理单元包括与所述第一信号处理单元中所述第一运算放大器和所述第一缓冲器参数对称的第二运算放大器和第二缓冲器。

可选的，还包括：温度检测模块；所述温度检测模块与所述控制模块电连接；所述温度检测模块用于分别检测所述接收模块、所述可编程增益差分输出跨阻放大单元、所述数字可编程全差分射频放大电路单元、所述信号处理模块和所述控制模块的实时温度，并将所述实时温度反馈至所述控制模块；

所述控制模块还用于根据所述实时温度向所述接收模块、所述可编程增益差分输出跨阻放大单元、所述数字可编程全差分射频放大电路单元、所述信号处理模块和所述控制模块提供温度补偿系数。

可选的，所述温度检测模块包括第一温度检测单元、第二温度检测单元、第三温度检测单元和第四温度检测单元；

所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元、所述第三温度检测单元和所述第四温度检测单元分别与所述控制模块电连接；

所述第一温度检测单元用于检测所述接收模块和所述可编程增益差分输出跨阻放大单元的实时温度；

所述第二温度检测单元用于检测所述数字可编程全差分射频放大电路单元的实时温度；

所述第三温度检测单元用于检测所述信号处理模块的实时温度；

所述第四温度检测单元用于检测所述控制模块的实时温度。

可选的，所述接收模块包括光电检测器和驱动电源；所述驱动电源分别与所述光电检测器以及所述控制模块电连接；

所述控制模块用于根据所述实时温度对所述驱动电源向所述光电检测器输出的电压进行调节。

可选的，所述控制模块包括峰值检测单元、脉冲信号发射接口电路和现场可编程门阵列；

所述现场可编程门阵列分别与所述峰值检测单元、所述脉冲信号发射接口电路、所述接收模块、所述增益模块和所述信号处理模块电连接；

所述峰值检测单元与所述信号处理模块电连接；

所述现场可编程门阵列用于将控制信号通过所述脉冲信号发射接口电路发送至发射模块，以使所述发射模块产生所述激光脉冲信号；

所述峰值检测单元用于根据所述模拟脉冲信号确定脉冲峰值信号，并将所述脉冲峰值信号发送至所述现场可编程门阵列，以使所述现场可编程门阵列根据所述脉冲峰值信号配置所述增益模块的增益系数；

所述现场可编程门阵列还用于根据所述数字格式的低电压差分信号确定脉冲飞行时间参数。

可选的，所述峰值检测单元包括高速运算放大器、射频二极管和氮化镓MOS管；

所述高速运算放大器分别与所述射频二极管和所述信号处理模块电连接；

所述氮化镓MOS管分别与所述射频二极管以及所述现场可编程门阵列电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种激光雷达系统，该激光雷达系统包括第一方面所述的脉冲信号测量电路。

本发明实施例提供的脉冲信号测量电路及激光雷达系统，通过增益模块将脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号，如此，可减少单端的脉冲信号链路有多路分支用途应用时，各路分支共用同一路单端脉冲信号链路会引起的寄生电容并联参数、各分支电路输入电容并联效益，提高各分支信号链路的带宽的问题；此外，控制模块基于检测到的实时脉冲峰值信号在纳秒级时间内调节增益模块的增益系数，从而不管激光脉冲信号是在近距离或远距离测量，还是在反射率不同的测量面，或者其他环境因素引起的测量接收光信号幅度变化等情况的时候，针对每一次的测量，通过本实施例提供的脉冲信号测量电路的控制可使得激光脉冲信号幅度始终维持在一个标定的区间内，以提高每一次的测量精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种脉冲信号测量电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的又一种脉冲信号测量电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种脉冲信号测量电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种脉冲信号测量电路的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种脉冲信号测量电路的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种脉冲信号测量电路的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的脉冲信号测量电路包括：接收模块10、增益模块20、信号处理模块30和控制模块40；增益模块20分别与控制模块40、接收模块10和信号处理模块30电连接；信号处理模块30与控制模块40电连接；接收模块10用于接收激光脉冲信号，并将激光脉冲信号转换为脉冲电流信号；增益模块20用于将脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号，并将第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号进行放大处理；信号处理模块30用于将放大处理后的第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号，以及将放大处理后的第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号；控制模块40用于根据模拟脉冲信号确定脉冲峰值信号，并根据脉冲峰值信号配置增益模块20的增益系数，以使脉冲峰值幅度在预设范围内；控制模块40还用于根据数字格式的低电压差分信号确定脉冲飞行时间参数。

示例性的，控制模块40产生激光脉冲驱动控制信号和接收模块10、增益模块20以及信号处理模块30的同步工作触发信号。当控制模块40产生激光脉冲驱动控制信号时，接收模块10、增益模块20以及信号处理模块30根据触发信号开始工作，如此，避免误操作。激光脉冲驱动控制信号驱动外接的激光光源模块，以使激光光源模块产生脉冲激光信号，该脉冲激光信号经过光学接收系统耦合后聚焦到接收模块10，接收模块10将激光脉冲信号转换为脉冲电流信号，增益模块20将脉冲电流信号转换为有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号，并将第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号进行放大处理；信号处理模块30将放大处理后的第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号，数字格式的低电压差分信号便于与控制模块40电平匹配对接，方便控制模块40对数字格式的低电压差分信号进行处理，以确定脉冲飞行时间参数；此外，还可以基于数字格式的低电压差分信号得到脉冲宽度信息等，以对脉冲宽度进行调节，避免相邻脉冲较宽，出现脉冲重叠，进而影响脉冲飞行时间参数精度的问题；信号处理模块30将放大处理后的第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号，控制模块40对模拟脉冲信号进行处理，以获取模拟脉冲信号的峰值幅度信息，该模拟脉冲信号的脉冲峰值幅度信息反应了实际测量物体对激光脉冲信号的反射强度信息，该反射强度信息，便于激光雷达感知其实际的测量应用的场景，以便激光雷达根据测量做整体实时的测量策略规划，同时控制模块40根据脉冲峰值幅度在纳秒级时间内调节增益模块20的增益系数，即通过对脉冲信号测量电路的控制使得脉冲峰值幅度始终维持在一个标定的区间内，如此，提高每次的测量精度。

本发明实施例提供的脉冲信号测量电路，通过增益模块将脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号，如此，可减少单端的脉冲信号链路有多路分支用途应用时，各路分支共用同一路单端脉冲信号链路会引起的寄生电容并联参数、各分支电路输入电容并联效益，提高各分支信号链路的带宽的问题；此外，控制模块基于检测到的实时脉冲峰值信号在纳秒级时间内调节增益模块的增益系数，从而不管激光脉冲信号是在近距离或远距离测量，还是在反射率不同的测量面，或者其他环境因素引起的测量接收光信号幅度变化等情况的时候，针对每一次的测量，可使得脉冲峰值幅度始终维持在一个标定的区间内，以提高每一次的测量精度。

可选的，图2是本发明实施例提供的又一种脉冲信号测量电路的结构示意图，如图2所示，增益模块20包括可编程增益差分输出跨阻放大单元21和数字可编程全差分射频放大电路单元22；可编程增益差分输出跨阻放大单元21分别与控制模块40、接收模块10以及数字可编程全差分射频放大电路单元22电连接；数字可编程全差分射频放大电路单元22分别与控制模块40和信号处理模块30电连接；可编程增益差分输出跨阻放大单元21用于将脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号；数字可编程全差分射频放大电路单元22用于将第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号进行放大处理；控制模块40用于根据脉冲峰值信号配置可编程增益差分输出跨阻放大单元21的增益系数和数字可编程全差分射频放大电路单元22的增益系数。

上述技术方案中，增益模块20包括可编程增益差分输出跨阻放大单元21和数字可编程全差分射频放大电路单元22，通过设置可编程增益差分输出跨阻放大单元21和数字可编程全差分射频放大电路单元22两种具有互补极性的输出的信号增益控制方法，使得增益配置动态范围大，控制更加灵活，测量量程可配置达到远距离模式，多路测量分支电路的带宽、不受IC器件本身和电路寄生参数并联效应的影响，提高了每一分支电路的测量带宽和响应速度，使得每一路脉冲信号链路的上升时间可达皮秒级别，改善了脉冲波形质量,提高了测量精度和稳定性。

可选的，可编程增益差分输出跨阻放大单元21和数字可编程全差分射频放大电路单元22内设置有调增益配置的功能器件，通过此功能器件完成对可编程增益差分输出跨阻放大单元21的增益系数和数字可编程全差分射频放大电路单元22的增益系数的配置。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图2，信号处理模块30包括第一信号处理单元31和第二信号处理单元32；可编程增益差分输出跨阻放大单元21包括可编程增益差分输出跨阻放大器211；数字可编程全差分射频放大电路单22元包括数字可编程全差分射频放大器221、第一脉冲放大器222和第二脉冲放大器223；可编程增益差分输出跨阻放大器211的输出端与数字可编程全差分射频放大器221的输入端电连接，数字可编程全差分射频放大器221的第一输出端与第一信号处理单元31电连接，数字可编程全差分射频放大器221的第二输出端与第二信号处理单元32电连接；第一信号处理单元31用于将放大处理后的第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号；第二信号处理单元32用于将放大处理后的第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号。

其中，数字可编程全差分射频放大电路单元22包括数字可编程全差分射频放大器221、第一脉冲放大器222和第二脉冲放大器223、缓冲器及其外围电路。信号处理模块30包括第一信号处理单元31和第二信号处理单元32。可编程增益差分输出跨阻放大器211包括正极性输出引脚和负极性输出引脚；数字可编程全差分射频放大器221包括正极性输入引脚和负极性输入引脚；正极性输出引脚与正极性输入引脚电连接，负极性输出引脚与负极性输出引脚电连接；数字可编程全差分射频放大器221的输出引脚分别与第一脉冲放大器222的输入引脚和第二脉冲放大器223的输入引脚电连接，第一脉冲放大器222的输出引脚与第一信号处理单元31的输入引脚电连接，第二脉冲放大器223的输出引脚与第二信号处理单元32输入引脚电连接；第一信号处理单元31的输出引脚和第二信号处理单元32的输出引脚分别与控制模块40电连接。

通过第一信号处理单元31和第二信号处理单元32分别对可编程增益差分输出跨阻放大单元21和数字可编程全差分射频放大电路单元22输出的具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号进行处理，例如，第一信号处理单元31将第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号，第二信号处理单元32将第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号，以便后续控制模块40对此信号进行处理。

可选的，第一信号处理单元31包括第一运算放大器、第一缓冲器和高速比较器；第二信号处理单元32包括与第一信号处理单元中第一运算放大器和第一缓冲器参数对称的第二运算放大器和第二缓冲器。

可以理解的是，第一信号处理单元31和第二信号处理单元32的具体结构包括但不限于上述示例，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。

可选的，图3是本发明实施例提供的又一种脉冲信号测量电路的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供的脉冲信号测量电路还包括：温度检测模块50；温度检测模块50与控制模块40电连接；温度检测模块50用于分别检测接收模块10、可编程增益差分输出跨阻放大单元21、数字可编程全差分射频放大电路单元22、信号处理模块30和控制模块40的实时温度，并将实时温度反馈至控制模块40；控制模块40还用于根据实时温度向接收模块10、可编程增益差分输出跨阻放大单元21、数字可编程全差分射频放大电路单元22、信号处理模块30和控制模块40提供温度补偿系数。

具体的，温度检测模块50检测接收模块10的第一实时温度t1、可编程增益差分输出跨阻放大单元21的第二实时温度t2、数字可编程全差分射频放大电路单元22的第三实时温度t3、信号处理模块30的第四实时温度t4和控制模块40的第五实时温度t5，控制模块40根据第一实时温度t1、第二实时温度t2、第三实时温度t3、第四实时温度t4和第五实时温度t5进行综合分析和算法拟合，给接收模块10、可编程增益差分输出跨阻放大单元21、数字可编程全差分射频放大电路单元22、信号处理模块30以及控制模块40提供温度补偿系数k1，k2，k3，k4，k5，以补充提高系统测量数据的温度稳定性。从而，使得脉冲信号测量电路可适用于多种不同的环境。

示例性的，以对可编程增益差分输出跨阻放大单元21、数字可编程全差分射频放大电路单元22的增益系数进行配置为例进行示例性说明。具体的，温度检测模块50获取可编程增益差分输出跨阻放大单元21和数字可编程全差分射频放大电路单元22的实时温度，并将获取的实时温度发送至控制模块40，控制模块40将实时温度存储在指定存储介质中，同时此存储介质中还存储有脉冲峰值信号，如此，可供控制模块40读取和调用。存储介质不仅存储有实时温度信息、脉冲峰值信号，还存储有温度标定区间信息T1-Tn，脉冲信号峰值幅度标定区间信息A1-An，其中，温度标定区间信息为将温度划分为若干个预设的范围区间，第i个区间范围的温度标识为区间温度标定信息Ti(i＝1-n)；脉冲信号峰值幅度信息为将模拟脉冲信号峰值幅度信息划分为若干个预设的范围区间，第i个区间范围的模拟脉冲信号峰值幅度信息标识为区间幅度标定信息Ai(i＝1-n)。控制模块40根据实时温度信号和脉冲峰值信号，标识实时温度信号为T1、脉冲峰值信号为A1，控制模块40读取和调用存储介质中预设的温度标定区间信息Ti(i＝1-n)、幅度标定信息Ai(i＝1-n)，并把Ti(i＝1-n)与T1，Ai(i＝1-n)与A1进行穷举比对，比对反馈输出一对结果Ak，Tk。控制模块40根据反馈输出的结果Ak，Tk，为此时的温度测量信号为T1、模拟脉冲信号峰值幅度测量信号A1的工作条件系统配置可编程增益差分输出跨阻放大单元21和数字可编程全差分射频放大电路单元22的增益系数Gk，此时的增益系数Gk包含了基于脉冲峰值幅度确定的增益系数和基于实时温度确定的温度补偿系数。

可选的，可编程增益差分输出跨阻放大单元21的可编程增益比例为1:10倍增益变化，数字可编程全差分射频放大电路单元22增益配置范围为-6-+15db增益变化，步长1db。

本技术方案中，由控制模块40根据实时温度、脉冲峰值信号等参数，结合增益控制补偿算法，进行合理增益系数的配置，得到脉冲峰值幅度标定区间，提高了每一次的测量精度。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图3，温度检测模块50包括第一温度检测单元51、第二温度检测单元52、第三温度检测单元53和第四温度检测单元54；第一温度检测单元51、第二温度检测单元52、第三温度检测单元53和第四温度检测单元54分别与控制模块40电连接；第一温度检测单元51用于检测接收模块10和可编程增益差分输出跨阻放大单元21的实时温度；第二温度检测单元52用于检测数字可编程全差分射频放大电路单元22的实时温度；第三温度检测单元53用于检测信号处理模块30的实时温度；第四温度检测单元54用于检测控制模块40的实时温度。

其中，温度检测模块50包括四个温度检测单元以及外围电路，四个温度检测单元分别为第一温度检测单元51、第二温度检测单元52、第三温度检测单元53和第四温度检测单元54，第一温度检测单元51包括一个温度测量传感器，第二温度检测单元52包括一个温度测量传感器，第三温度检测单元53包括一个温度测量传感器，第四温度检测单元54包括四个温度测量传感器。

本技术方案，通过接收模块10和可编程增益差分输出跨阻放大单元21共用一个温度测量传感器，降低传感器的数量，如此，降低脉冲信号测量电路的成本和体积。

可选的，图4是本发明实施例提供的又一种脉冲信号测量电路的结构示意图，如图4所示，接收模块10包括光电检测器11和驱动电源12；驱动电源12分别与光电检测器11以及控制模块40电连接；控制模块40用于根据实时温度对驱动电源12向光电检测器11输出的电压进行调节。

具体的，光电探测器11包括一个正极性引脚，一个负极性引脚，驱动电源12连接光电探测器11的负极性引脚，驱动电源12电连接控制模块40。

示例性的，根据温度对接收模块10的影响，通过电压差值补偿温度变化对接收模块10接收到的激光脉冲信号的变化。示例性的，根据激光脉冲信号的强弱不同，通过电压差补偿回波信号强度变化对接收模块10接收到的激光脉冲信号的变化。从而，使得脉冲信号测量电路可适用于多种不同的环境。

可选的，接收模块10内设置有调温组件和调驱动电源供电电压的功能部件。

可选的，图5是本发明实施例提供的又一种脉冲信号测量电路的结构示意图，如图5所示，控制模块40包括峰值检测单元41、脉冲信号发射接口电路43和现场可编程门阵列42；现场可编程门阵列42分别与峰值检测单元41、脉冲信号发射接口电路43、接收模块10、增益模块20和信号处理模块30电连接；峰值检测单元41与信号处理模块30电连接；现场可编程门阵列42用于将控制信号通过脉冲信号发射接口电路43发送至发射模块，以使发射模块产生激光脉冲信号；峰值检测单元41用于根据模拟脉冲信号确定脉冲峰值信号，并将脉冲峰值信号发送至现场可编程门阵列42，以使现场可编程门阵列42根据脉冲峰值信号配置增益模块20的增益系数；现场可编程门阵列42还用于根据数字格式的低电压差分信号确定相关参数；其中，相关参数包括脉冲飞行时间参数。

本技术方案中，采用峰值检测单元41测量激光脉冲信号中的脉冲峰值信号，避免采用Ghz带宽的高速ADC器件，大大降低了功耗和电路复杂度和尺寸，使系统具有高速、高精度、大量程、低功耗、环境适应性强，小体积等特性，可满足机器人导航测量嵌入式应用场合。

可选的，峰值检测单元41包括高速运算放大器、射频二极管、氮化镓MOS管以及外围电路(图中未示出)；高速运算放大器分别与射频二极管和信号处理模块电连接；氮化镓MOS管分别与射频二极管以及现场可编程门阵列电连接。

可选的，现场可编程门阵列42例如可以包括XC7S50-2 FTGB196I芯片；峰值检测单元41的高速运算放大器例如可以包括运放OPA2695和OPA615中的任意一种；峰值检测单元41的射频二极管例如可以包括BAT15-02EL；峰值检测单元41的氮化镓MOS例如可以包括EPC2216。光电探测器11例如可以包括IAG080X探测器；第一脉冲放大器222和第二脉冲放大器223例如可以包括具有大信号带宽和大压摆率的运放OPA695。第一信号处理单元31例如可以包括高速比较器MAX40026，第二信号处理单元32例如可以包括bufer及其外围电路，温度测量传感器例如可以包括TMP117MAIDRVT。

需要说明的是，以上结构中包括但不限于列举的型号，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，本实施例不进行具体限定。

此外，本发明实施例还提供了一种激光雷达系统，图6是本发明实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图，如图6所示，本发明实施例提供的激光雷达系统101包括上述实施方式提供的脉冲信号测量电路100，因此，本发明实施例提供的激光雷达系统具有上述脉冲信号测量电路的有益效果。此处未详尽示出的有益效果可参见上述光脉冲信号测量电路的内容，在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种脉冲信号测量电路，其特征在于，包括：接收模块、增益模块、信号处理模块和控制模块；所述增益模块分别与所述控制模块、所述接收模块和所述信号处理模块电连接；所述信号处理模块与所述控制模块电连接；

所述接收模块用于接收激光脉冲信号，并将所述激光脉冲信号转换为脉冲电流信号；

所述增益模块用于将所述脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号，并将所述第一脉冲电压信号和所述第二脉冲电压信号进行放大处理；

所述信号处理模块用于将放大处理后的第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号，以及将放大处理后的第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号；

所述控制模块用于根据所述模拟脉冲信号确定脉冲峰值信号，并根据所述脉冲峰值信号配置所述增益模块的增益系数，以使所述脉冲峰值幅度在预设范围内；所述控制模块还用于根据所述数字格式的低电压差分信号确定脉冲飞行时间参数。

2.根据权利要求1所述的脉冲信号测量电路，其特征在于，所述增益模块包括可编程增益差分输出跨阻放大单元和数字可编程全差分射频放大电路单元；

所述可编程增益差分输出跨阻放大单元分别与所述控制模块、所述接收模块以及所述数字可编程全差分射频放大电路单元电连接；所述数字可编程全差分射频放大电路单元分别与所述控制模块和所述信号处理模块电连接；

所述可编程增益差分输出跨阻放大单元用于将所述脉冲电流信号转换为具有互补极性的第一脉冲电压信号和第二脉冲电压信号；

所述数字可编程全差分射频放大电路单元用于将所述第一脉冲电压信号和所述第二脉冲电压信号进行放大处理；

所述控制模块用于根据所述脉冲峰值信号配置所述可编程增益差分输出跨阻放大单元的增益系数和所述数字可编程全差分射频放大电路单元的增益系数。

3.根据权利要求2所述的脉冲信号测量电路，其特征在于，所述信号处理模块包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；

所述可编程增益差分输出跨阻放大单元包括可编程增益差分输出跨阻放大器；

所述数字可编程全差分射频放大电路单元包括数字可编程全差分射频放大器、第一脉冲放大器和第二脉冲放大器；

所述可编程增益差分输出跨阻放大器的输出端与所述数字可编程全差分射频放大器的输入端电连接，所述数字可编程全差分射频放大器的第一输出端与所述第一信号处理单元电连接，所述数字可编程全差分射频放大器的第二输出端与所述第二信号处理单元电连接；

所述第一信号处理单元用于将放大处理后的第一脉冲电压信号转换为数字格式的低电压差分信号；

所述第二信号处理单元用于将放大处理后的第二脉冲电压信号转换为模拟脉冲信号。

4.根据权利要求3所述的脉冲信号测量电路，其特征在于，所述第一信号处理单元包括第一运算放大器、第一缓冲器和高速比较器；所述第二信号处理单元包括与所述第一信号处理单元中所述第一运算放大器和所述第一缓冲器参数对称的第二运算放大器和第二缓冲器。

5.根据权利要求2所述的脉冲信号测量电路，其特征在于，还包括：温度检测模块；所述温度检测模块与所述控制模块电连接；所述温度检测模块用于分别检测所述接收模块、所述可编程增益差分输出跨阻放大单元、所述数字可编程全差分射频放大电路单元、所述信号处理模块和所述控制模块的实时温度，并将所述实时温度反馈至所述控制模块；

所述控制模块还用于根据所述实时温度向所述接收模块、所述可编程增益差分输出跨阻放大单元、所述数字可编程全差分射频放大电路单元、所述信号处理模块和所述控制模块提供温度补偿系数。

6.根据权利要求5所述的脉冲信号测量电路，其特征在于，所述温度检测模块包括第一温度检测单元、第二温度检测单元、第三温度检测单元和第四温度检测单元；

所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元、所述第三温度检测单元和所述第四温度检测单元分别与所述控制模块电连接；

所述第一温度检测单元用于检测所述接收模块和所述可编程增益差分输出跨阻放大单元的实时温度；

所述第二温度检测单元用于检测所述数字可编程全差分射频放大电路单元的实时温度；

所述第三温度检测单元用于检测所述信号处理模块的实时温度；

所述第四温度检测单元用于检测所述控制模块的实时温度。

7.根据权利要求5所述的脉冲信号测量电路，其特征在于，所述接收模块包括光电检测器和驱动电源；所述驱动电源分别与所述光电检测器以及所述控制模块电连接；

所述控制模块用于根据所述实时温度对所述驱动电源向所述光电检测器输出的电压进行调节。

8.根据权利要求1所述的脉冲信号测量电路，其特征在于，所述控制模块包括峰值检测单元、脉冲信号发射接口电路和现场可编程门阵列；

所述现场可编程门阵列分别与所述峰值检测单元、所述脉冲信号发射接口电路、所述接收模块、所述增益模块和所述信号处理模块电连接；

所述峰值检测单元与所述信号处理模块电连接；

所述现场可编程门阵列用于将控制信号通过所述脉冲信号发射接口电路发送至发射模块，以使所述发射模块产生所述激光脉冲信号；

所述峰值检测单元用于根据所述模拟脉冲信号确定脉冲峰值信号，并将所述脉冲峰值信号发送至所述现场可编程门阵列，以使所述现场可编程门阵列根据所述脉冲峰值信号配置所述增益模块的增益系数；

所述现场可编程门阵列还用于根据所述数字格式的低电压差分信号确定脉冲飞行时间参数。

9.根据权利要求8所述的脉冲信号测量电路，其特征在于，所述峰值检测单元包括高速运算放大器、射频二极管和氮化镓MOS管；

所述高速运算放大器分别与所述射频二极管和所述信号处理模块电连接；

所述氮化镓MOS管分别与所述射频二极管以及所述现场可编程门阵列电连接。

10.一种激光雷达系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的脉冲信号测量电路。

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