CN114281137B - 光电探测器偏置电压控制方法、装置、系统和激光雷达 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光电探测器偏置电压控制方法、装置、系统和激光雷达。其中，光电探测器偏置电压控制方法包括：获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，其中，所述目标光线对应一个固定的理论探测数据；基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，控制所述光电探测器的偏置电压。本公开技术方案直接基于探测数据对光电探测器的偏置电压进行控制，无需额外增加参数标定的工序，节约了生产制造的工序和参数测量器件，降低了成本，并将所有的误差源整合到一起，避免了由于实测参数与真实参数的差异而带来的误差。

Description

光电探测器偏置电压控制方法、装置、系统和激光雷达

技术领域

本公开涉及光电探测器领域，尤其涉及一种光电探测器偏置电压控制方法、装置、系统和激光雷达。

背景技术

光电探测器用于将光信号转换为电信号，其被广泛的应用于科研、工业和军用等领域。

为了尽可能发挥光电探测器的极限增益并同时减小其结电容，需要为光电探测器提供足够的偏置电压。光电探测器存在一偏置电压典型值，为光电探测器施加稳定的且接近偏置电压典型值的偏置电压，可保证光电探测器实现稳定的高性能表现。而施加在光电探测器上的偏置电压超过其偏置电压典型值一定程度之后，会导致光电探测器产生雪崩效应，输出的光电流信号噪声水平急剧上升，且过高的偏置电压还可能导致光电探测器被击穿甚至损坏。

对于光电探测器来说，其偏置电压典型值会随着内外部环境的变化，如温度和光照等，会有几伏至几十伏的变化，仅仅保持施加在光电探测器上的偏置电压的稳定性，最终的探测结果也会由于这些环境参数的变化而出现较大的波动。因此，出于对探测精度与稳定性的需求，在使用光电探测器的系统（如激光雷达）中，都会设计偏置电压和环境参数的检测模块，用于实时的偏压反馈控制。然而，该方案会对系统进行逐个标定，增加了生产制造的工序，提升成本；而且，实际测量的环境参数只能表征光电探测器外部环境的变化，无法准确体现光电探测器内部环境的变化，造成偏置电压存在补偿误差；另外，导致光电探测器的偏置电压典型值变化的影响因素考虑的不够周全，使得光电探测器工作在不同的场景下仍存在性能的波动。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种光电探测器偏置电压控制方法、装置、系统和激光雷达。

本公开提供了一种光电探测器偏置电压控制方法，包括：

获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，其中，所述目标光线对应一个固定的理论探测数据；

基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，控制所述光电探测器的偏置电压。

可选的，基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，控制所述光电探测器的偏置电压，包括：

基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，判断所述光电探测器是否进入雪崩状态；

如果所述光电探测器进入雪崩状态，则调低所述光电探测器的偏置电压；

如果所述光电探测器未进入雪崩状态，则调高所述光电探测器的偏置电压。

可选的，基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，判断所述光电探测器是否进入雪崩状态，包括：

如果超过所述理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量大于或等于预设数量，则所述光电探测器进入雪崩状态；

如果超过所述理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量小于预设数量，则所述光电探测器未进入雪崩状态。

可选的，调低所述光电探测器的偏置电压，包括：

按照第一步进值调低所述光电探测器的偏置电压；

调高所述光电探测器的偏置电压，包括：

按照第二步进值调高所述光电探测器的偏置电压。

可选的，所述第一步进值小于或等于所述第二步进值。

本公开提供了一种光电探测器偏置电压控制装置，包括：

探测数据获取单元，用于获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，其中，所述目标光线对应一个固定的理论探测数据；

偏置电压控制单元，用于基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，控制所述光电探测器的偏置电压。

本公开提供了一种光电探测器偏置电压控制系统，包括控制模块和偏压模块，所述控制模块的输入端与光电探测器的输出端连接，所述控制模块的输出端与所述偏压模块的输入端连接，所述偏压模块的输出端与所述光电探测器的偏压端连接；

所述控制模块用于获取经所述光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，并基于所述多个实际探测数据和理论探测数据，输出偏压控制信号，其中，所述目标光线对应一个固定的所述理论探测数据；

所述偏压模块用于基于所述偏压控制信号，调节所述光电探测器的偏置电压。

可选的，所述偏压控制信号包括偏压调低控制信号或偏压调高控制信号，所述控制模块具体用于基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，判断所述光电探测器是否进入雪崩状态；如果所述光电探测器进入雪崩状态，则输出偏压调低控制信号；如果所述光电探测器未进入雪崩状态，则输出偏压调高控制信号。

可选的，所述偏压模块具体用于基于所述偏压调低控制信号，按照第一步进值调低所述光电探测器的偏置电压；或者，基于所述偏压调高控制信号，按照第二步进值调高所述光电探测器的偏置电压。

本公开提供了一种激光雷达，包括机壳以及置于所述机壳内的激光发射器、扫描器、反光件、光电探测器和激光雷达控制系统，所述激光雷达控制系统包括本公开提供的光电探测器偏置电压控制系统；

所述机壳包括出光窗口，所述出光窗口用于限制所述激光雷达的视场角，且所述激光雷达的视场角小于所述扫描器的扫描范围；所述反光件位于所述激光雷达的视场角之外且位于所述扫描器的扫描范围内，所述反光件用于将经所述扫描器后位于所述激光雷达的视场角之外的至少部分激光反射至所述光电探测器，其中，经所述反光件反射至所述光电探测器的激光为目标光线；

所述激光雷达控制系统分别与所述激光发射器、所述扫描器和所述光电探测器连接，用于控制所述激光发射器发射激光，控制所述扫描器进行激光扫描，以及控制所述光电探测器的偏置电压。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的技术方案通过获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，仅基于多个实际探测数据和理论探测数据，实现对光电探测器偏置电压的控制，从而无需额外增加参数标定的工序，节约了生产制造的工序和参数测量器件，降低了成本，并将所有的误差源整合到一起，避免了由于实测参数与真实参数的差异而带来的误差，同时无需考虑何种因素影响了光电探测器的偏置电压典型值，即本公开光电探测器偏置电压的控制适应于所有影响因素，提高了光电探测器工作于各种场景时的性能稳定性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的实现光电探测器偏压反馈控制的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种光电探测器偏置电压控制方法的流程图；

图3为本公开实施例提供的一种光电探测器偏置电压控制装置的结构框图；

图4为本公开实施例提供的一种光电探测器偏置电压控制系统的结构框图；

图5为本公开实施例提供的光电探测器偏置电压控制系统实现偏压控制的原理图；

图6为本公开实施例提供的一种激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为现有的实现光电探测器偏压反馈控制的结构示意图。如图1所示，由于光电探测器的偏置电压典型值受温度影响最大，因此紧贴光电探测器设置一个温度传感器，对温度和偏置电压典型值进行标定（通常温度和偏置电压典型值为线性关系），根据温度传感器采集的实时温度值以及对光电探测器电压检测得到的实时偏压值，结合温度和偏置电压典型值的标定关系，通过偏压模块将施加到光电探测器上的偏置电压调整至与实时温度值对应的偏置电压典型值，实现对光电探测器的实时偏压控制。然而，温度传感器测量的温度值是光电探测器附近空气的温度，并不能完全代表光电探测器的温度，因而温度传感器测量的温度值与光电探测器的真实温度值仍存在一定的差异，进而导致使用温度传感器测量的温度值按照标定关系查找到的偏置电压典型值存在误差，降低了偏置电压控制的准确性；而且需要对系统进行逐个标定，增加了生产制造的工序，提升了成本。另外，温度的变化虽然是导致光电探测器偏置电压典型值波动的主要因素之一，但并不是唯一因素，器件的使用时间以及光照条件等因素同样会在一定程度上影响偏置电压典型值，而该方案直接忽略了这部分因素的影响，因而即使进行了某一场景下的温度标定，光电探测器在不同使用场景下仍会存在性能波动。

针对上述技术问题，本公开实施例提供了一种光电探测器偏置电压控制方法。图2为本公开实施例提供的一种光电探测器偏置电压控制方法的流程图。该方法适用于将光电探测器的偏置电压保持在接近实际偏置电压典型值的情况，应用于光电探测器以及使用光电探测器的系统，可选的，应用于激光雷达。如图2所示，该方法包括：

S110、获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，其中，目标光线对应一个固定的理论探测数据。

本公开实施例中，理论探测数据是指目标光线由上述光电探测器接收后，经理论计算得到的探测数据。为保证理论探测数据固定不变，需使得目标光线所表征的相关探测信号固定不变。例如，对于激光雷达来说，探测数据为测距值，相关探测信号为激光发射和接收的时间差，此时，可通过设置一个反光件，使得反光件与激光发射器以及光电探测器之间的相对位置关系保持不变，激光发射器发射出的部分激光作为目标光线，目标光线经反光件反射至光电探测器。如此，由于反光件到激光发射器以及光电探测器的距离保持不变，因此目标光线发射与接收的时间差保持不变，此时，经理论计算的测距值随之保持不变。

在一些实施例中，目标光线为探测光。其中，探测光是指光电探测器所属系统为实现相关探测而发射和/或接收的光。例如，光电探测器所属系统为激光雷达，相关探测为距离探测，探测光为激光雷达发射的并经目标物反射回的激光。可选的，目标光线为光电探测器所属系统的一部分探测光，在系统工作时，目标光线为实现偏置电压的控制提供探测数据，另一部分探测光为实现系统相关探测提供探测数据。而对于任一探测光，随着施加在光电探测器上的偏置电压逐渐升高，探测光经光电探测器进行光电转换后的光电流信号幅值也会逐渐增大，直到偏置电压超过该光电探测器当前的偏置电压典型值，该光电探测器进入雪崩状态，信号中的噪声幅值突然明显增大。上述过程呈现在最终的探测数据上，则表现为最初由于光电流信号幅值太低而未超过检测阈值，无法产生探测数据，而后出现探测数据并逐渐稳定，最终光电探测器进入雪崩状态，探测数据呈现随机跳动的现象。因此，目标光线所表征的状态（例如光电探测器增益是否达到最优状态，或者光电探测器是否进入雪崩状态等）可以完全反映用于实现系统相关探测的另一部分光所表征的状态。如此，可在系统工作的过程中，实时控制光电探测器的偏置电压而不影响系统的正常探测。

S120、基于多个实际探测数据和理论探测数据，控制光电探测器的偏置电压。

众所周知，在偏置电压未超过偏置电压典型值时，随着偏置电压（绝对值）的提升，光电探测器（例如雪崩光电二极管）的增益不断提升，且结电容不断下降，使得光电探测器的性能达到最优。而在偏置电压超过偏置电压典型值后，偏置电压会进入雪崩状态，输出的光电流信号噪声水平急剧上升，使得光电探测器的探测数据出现较大的波动，导致探测结果不准确。因此，本公开实施例基于多个实际探测数据和理论探测数据，控制光电探测器的偏置电压，以使偏置电压稳定控制在实际偏置电压典型值附近，以期在不损坏光电探测器的情况下，实现光电探测器稳定的高性能表现，进而提高光电探测器所属系统的探测精度与稳定性。

具体的，在一些实施例中，基于多个实际探测数据和理论探测数据，控制光电探测器的偏置电压，包括：

S121、基于多个实际探测数据和理论探测数据，判断光电探测器是否进入雪崩状态。

如上所述，在施加在光电探测器上的偏置电压足够大且在接近实际偏置电压典型值时，光电探测器会输出稳定的探测数据，理想情况下，该探测数据等于理论探测数据；而在施加在光电探测器上的偏置电压大于实际偏置电压典型值时，光电探测器会输出的探测数据会出现较大的波动，此时，即使在理想情况下，也会存在探测数据与理论探测数据具有较大差异的情况。因此，本公开实施例依据实际探测数据在光电探测器进入雪崩状态前后会存在非常明显的差异的现象，通过将多个实际探测数据与理论探测数据进行比较，来判断光电探测器是否进入雪崩状态。

具体的，如果超过理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量大于或等于预设数量，则光电探测器进入雪崩状态；如果超过理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量小于预设数量，则光电探测器未进入雪崩状态（包括进入雪崩状态后退出雪崩状态的情况）。

示例性的，理论探测数据对应的数值为L（如激光雷达的理论测距值），由于系统各部件中的随机误差而存在一定程度的波动σ，将[L-σ，L+σ]作为理论探测数据预设容差范围。如果实际探测数据对应的数值（如激光雷达的实际测距值）小于L-σ或者大于L+σ，则确定该实际探测数据超过理论探测数据预设容差范围。如此，当超过理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量大于或等于预设数量时，确定光电探测器进入雪崩状态；当超过理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量小于预设数量时，确定光电探测器未进入雪崩状态。其中，预设数量可视实际情况而定，只要确保可以区分出光电探测器是否进入雪崩状态即可。例如，对于激光雷达，每一个视场扫描周期内存在10个及以上的实际探测数据超过理论探测数据预设容差范围，则光电探测器进入雪崩状态。

S122、如果光电探测器进入雪崩状态，则调低光电探测器的偏置电压。

如果光电探测器进入雪崩状态，则表明施加在光电探测器上的偏置电压大于当前的实际偏置电压典型值，且差值较大。此时，应调低光电探测器的偏置电压，以使施加在光电探测器上的偏置电压接近（可大于或小于）当前的实际偏置电压典型值。可选的，按照第一步进值调低光电探测器的偏置电压。示例性的，第一步进值可以为0.5V，此时将当前的偏置电压调低0.5V后施加在光电探测器上。可选的，可按照第一频率调低偏置电压。在一些实施例中，第一频率小于或等于对光电探测器的检测频率，如此，可在第一次调低偏置电压之后，通过再次判断光电探测器是否进入雪崩状态，再进一步确定是否需要再次调低偏置电压，从而避免由于调低后的偏置电压过低而导致的光电探测器的性能下降。示例性的，对于激光雷达，上述检测频率可以等于激光雷达的扫描频率（激光雷达实现一次完整的视场扫描为扫描一次），如10Hz。

S123、如果光电探测器未进入雪崩状态，则调高光电探测器的偏置电压。

如果光电探测器未进入雪崩状态，则表明施加在光电探测器上的偏置电压小于或接近（略大于）当前的实际偏置电压典型值。此时，应调高光电探测器的偏置电压，以进一步提升光电探测器的增益且降低光电探测器的结电容，提高光电探测器的性能。可选的，按照第二步进值调低光电探测器的偏置电压。本公开技术方案对第一步进值和第二步进值的大小关系没有固定要求。在一些实施例中，第一步进值小于或等于第二步进值。通过设置第一步进值小于第二步进值，即第二步进值较大，可以以较大的步进值提升偏置电压，使偏置电压较快地接近偏置电压典型值，同时，随着偏置电压的提升，在光电探测器进入雪崩状态后，以相对较小的第一步进值调低偏置电压，能够在光电探测器退出雪崩状态的情况下尽可能地提高偏置电压，从而提高光电探测器的性能。示例性的，第二步进值可以小于或等于0.5V。可选的，可按照第二频率调高偏置电压。在一些实施例中，第二频率小于或等于系统的探测频率，如此，可在第一次调高偏置电压之后，通过再次判断光电探测器是否进入雪崩状态，再进一步确定是否需要再次调高偏置电压，从而避免在光电探测器进入雪崩状态的情况下因再次调高偏置电压而导致的光电探测器损坏。

在一些实施例中，在光电探测器进入雪崩状态，通过调低光电探测器的偏置电压使得光电探测器退出雪崩状态后的预设时间内，停止对光电探测器的偏置电压的控制，或者仅进行光电探测器是否进入雪崩状态的检测。如此，防止光电探测器在进入雪崩状态和退出雪崩状态之间不停地切换，从而确保光电探测器性能的稳定性。另外，可根据光电探测器的实际使用场景设定预设时间，以在实际偏置电压典型值的变化超过预设电压值时，重新控制光电探测器的偏置电压，使得光电探测器再次进入雪崩状态时，调低光电探测器的偏置电压，或者使得偏置电压低于变化后的偏置电压典型值较多时，调高光电探测器的偏置电压。

上述光电探测器偏置电压控制方法通过获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，仅基于多个实际探测数据和理论探测数据，实现对光电探测器偏置电压的控制，从而无需额外增加参数标定的工序，节约了生产制造的工序和参数测量器件，降低了成本，并将所有的误差源整合到一起，避免了由于实测参数与真实参数的差异而带来的误差，同时无需考虑何种因素影响了光电探测器的偏置电压典型值，即本公开光电探测器偏置电压的控制适应于所有影响因素，提高了光电探测器工作于各种场景时的性能稳定性。

对应上述光电探测器偏置电压控制方法，本公开实施例还提供了一种光电探测器偏置电压控制装置。图3为本公开实施例提供的一种光电探测器偏置电压控制装置的结构框图。如图3所示，该装置包括探测数据获取单元10和偏置电压控制单元20；

其中，探测数据获取单元10，用于获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，其中，目标光线对应一个固定的理论探测数据；

偏置电压控制单元20，用于基于多个实际探测数据和理论探测数据，控制光电探测器的偏置电压。

在一些实施例中，偏置电压控制单元20具体用于：

基于多个实际探测数据和理论探测数据，判断光电探测器是否进入雪崩状态；

如果光电探测器进入雪崩状态，则调低光电探测器的偏置电压；

如果光电探测器未进入雪崩状态，则调高光电探测器的偏置电压。

在一些实施例中，偏置电压控制单元20具体用于，包括：

如果超过理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量大于或等于预设数量，则光电探测器进入雪崩状态；

如果超过理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量小于预设数量，则光电探测器未进入雪崩状态。

在一些实施例中，偏置电压控制单元20具体用于：

按照第一步进值调低光电探测器的偏置电压；或者，

按照第二步进值调高光电探测器的偏置电压。

在一些实施例中，第一步进值小于或等于第二步进值。

以上实施例公开的光电探测器偏置电压控制装置能够执行以上各实施例公开的光电探测器偏置电压控制方法，具有相同或相应的有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

基于上述实施例，本公开实施例还提供了一种光电探测器偏置电压控制系统。图4为本公开实施例提供的一种光电探测器偏置电压控制系统的结构框图；图5为本公开实施例提供的光电探测器偏置电压控制系统实现偏压控制的原理图。结合图4和图5，该系统包括控制模块100和偏压模块200，控制模块100的输入端与光电探测器的输出端连接，控制模块100的输出端与偏压模块200的输入端连接，偏压模块200的输出端与光电探测器的偏压端连接；控制模块100用于获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，并基于多个实际探测数据和理论探测数据，输出偏压控制信号，其中，目标光线对应一个固定的理论探测数据；偏压模块200用于基于偏压控制信号，调节光电探测器的偏置电压。

具体的，光电探测器包括依次连接的光电探测单元、放大器和计时芯片。控制模块100的输入端与计时芯片的输出端连接，偏压模块200的输出端与光电探测单元的偏压端连接。光电探测单元探测到的目标光线经光电转换后变成光电流信号，光电流信号通过放大器放大后由计时芯片计时生成实际探测数据（实际测距值）。系统开机后，控制模块100便持续检测实际探测数据，基于多个实际探测数据和理论探测数据，输出偏压控制信号；偏压模块200基于偏压控制信号，调节光电探测单元的偏置电压。本公开实施例中，控制模块可以为PID控制模块，即写入到系统中的PID软件算法。

在一些实施例中，偏压控制信号包括偏压调低控制信号或偏压调高控制信号，控制模块100具体用于基于多个实际探测数据和理论探测数据，判断光电探测器是否进入雪崩状态；如果光电探测器进入雪崩状态，则输出偏压调低控制信号；如果光电探测器未进入雪崩状态，则输出偏压调高控制信号。具体的，如果超过理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量大于或等于预设数量，则光电探测器进入雪崩状态，输出偏压调低控制信号；如果超过理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量小于预设数量，则光电探测器未进入雪崩状态，输出偏压调高控制信号。

在一些实施例中，偏压模块200具体用于基于偏压调低控制信号，按照第一步进值调低光电探测器的偏置电压；或者，基于偏压调高控制信号，按照第二步进值调高光电探测器的偏置电压。可选的，第一步进值小于或等于第二步进值。

基于上述实施例，本公开还提供了一种激光雷达。图6为本公开实施例提供的一种激光雷达的结构示意图。如图6所示，该激光雷达包括机壳11以及置于机壳11内的激光发射器12、扫描器13、反光件14、光电探测器15和激光雷达控制系统（图中未示出），激光雷达控制系统包括本公开任一实施例提供的光电探测器偏置电压控制系统（可以为激光雷达中的激光雷达控制系统）；

其中，机壳11包括出光窗口，出光窗口用于限制激光雷达的视场角θ，且激光雷达的视场角θ小于扫描器13的扫描范围；反光件14位于激光雷达的视场角θ之外且位于扫描器13的扫描范围内，反光件14用于将经扫描器13后位于激光雷达的视场角θ之外的至少部分激光反射至光电探测器15，其中，经反光件14反射至光电探测器15的激光为目标光线；

激光雷达控制系统分别与激光发射器12、扫描器13和光电探测器15连接，用于控制激光发射器12发射激光，控制扫描器13进行激光扫描，以及控制光电探测器15的偏置电压。

上述技术方案中，通过在机壳11上设置出光窗口，且出光窗口所限制的激光雷达的视场角θ小于扫描器13的扫描范围，同时在激光雷达的视场角θ之外且位于扫描器13的扫描范围内设置反光件14，使得激光发射器12发射的激光经过扫描器扫描后，一部分激光通过出光窗口出射到外部，实现对外部目标物的距离探测，另一部分激光，即目标光线，经机壳11内的反光件14直接反射回光电探测器15，得到关于目标光线的实际探测数据。本公开实施例中，机壳11位金属机壳，出光窗口镀有滤光膜，激光发射器12可以为脉冲型光源或连续波型光源等，扫描器13可以为转镜或微振镜，光电探测器15可以为雪崩光电二极管或单光子雪崩二极管等。

在一具体实施例中，图6示出了一种非机械旋转式激光雷达，该激光雷达受到机壳11和出光窗口的限制，在水平方向上的视场角θ可以为120°，扫描器13在水平方向上的扫描范围为180°。激光雷达工作时，在扫描器13的整个扫描周期内，激光发射器12始终发射激光，其中的目标光线经反光件14反射回光电探测器15。由于目标光线为机内光，且光程固定，因此理论测距值（理论探测数据）为固定值。电探测器15接收到目标光线后输出多个实际测距值（实际探测数据）。参考上述实施例，同样的，本实施例中，当光电探测器15未进入雪崩状态时，光电探测器15会输出稳定的测距值，当光电探测器15进入雪崩状态时，光电探测器15输出的测距值会出现随机跳动的现象。因此，利用光电探测器15在雪崩状态前后存在的明显差异，激光雷达控制系统根据多个实际测距值和理论测距值，控制光电探测器15的偏置电压。具体的，控制光电探测器15基于多个实际测距值和理论测距值，如果在扫描器13一次完整的扫描周期内，确定超过理论测距值预设容差范围的实际测距值的数量大于或等于10个，则判定光电探测器进入雪崩状态，此时，按照第一步进值（如0.5V）调低光电探测器的偏置电压；如果在扫描器13一次完整的扫描周期内，确定超过理论测距值预设容差范围的实际测距值的数量小于10个，则判定光电探测器未进入雪崩状态，此时，按照第二步进值（如0.5V）调高光电探测器的偏置电压。

综上，本公开实施例提供的激光雷达，可利用本公开实施例提供的光电探测器偏置电压控制系统，实现对激光雷达中的光电探测器的偏置电压进行实时的控制，使得光电探测器的偏置电压保持在实际偏置电压典型值附近，提高了光电探测器的性能以及性能稳定性，从而提高了激光雷达的测距精度，保证了激光雷达工作的稳定性。同时，由于对激光雷达中的光电探测器的偏置电压的控制无需进行系统标定工序以及额外的测量器件，从而提高了激光雷达的生产效率，降低了生产成本。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光电探测器偏置电压控制方法，其特征在于，包括：

获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，其中，所述目标光线对应一个固定的理论探测数据，所述目标光线为所述光电探测器所属系统的一部分探测光，在所述系统工作时，所述目标光线为实现偏置电压的控制提供探测数据，所述系统的另一部分探测光为实现所述系统相关探测提供探测数据；

基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，控制所述光电探测器的偏置电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，控制所述光电探测器的偏置电压，包括：

基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，判断所述光电探测器是否进入雪崩状态；

如果所述光电探测器进入雪崩状态，则调低所述光电探测器的偏置电压；

如果所述光电探测器未进入雪崩状态，则调高所述光电探测器的偏置电压。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，判断所述光电探测器是否进入雪崩状态，包括：

如果超过所述理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量大于或等于预设数量，则所述光电探测器进入雪崩状态；

如果超过所述理论探测数据预设容差范围的实际探测数据的数量小于预设数量，则所述光电探测器未进入雪崩状态。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，调低所述光电探测器的偏置电压，包括：

按照第一步进值调低所述光电探测器的偏置电压；

调高所述光电探测器的偏置电压，包括：

按照第二步进值调高所述光电探测器的偏置电压。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一步进值小于或等于所述第二步进值。

6.一种光电探测器偏置电压控制装置，其特征在于，包括：

探测数据获取单元，用于获取经光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，其中，所述目标光线对应一个固定的理论探测数据，所述目标光线为所述光电探测器所属系统的一部分探测光，在所述系统工作时，所述目标光线为实现偏置电压的控制提供探测数据，所述系统的另一部分探测光为实现所述系统相关探测提供探测数据；

偏置电压控制单元，用于基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，控制所述光电探测器的偏置电压。

7.一种光电探测器偏置电压控制系统，其特征在于，包括控制模块和偏压模块，所述控制模块的输入端与光电探测器的输出端连接，所述控制模块的输出端与所述偏压模块的输入端连接，所述偏压模块的输出端与所述光电探测器的偏压端连接；

所述控制模块用于获取经所述光电探测器探测目标光线而输出的多个实际探测数据，并基于所述多个实际探测数据和理论探测数据，输出偏压控制信号，其中，所述目标光线对应一个固定的所述理论探测数据，所述目标光线为所述光电探测器所属系统的一部分探测光，在所述光电探测器所属系统工作时，所述目标光线为实现偏置电压的控制提供探测数据，所述系统的另一部分探测光为实现所述系统相关探测提供探测数据；

所述偏压模块用于基于所述偏压控制信号，调节所述光电探测器的偏置电压。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述偏压控制信号包括偏压调低控制信号或偏压调高控制信号，所述控制模块具体用于基于所述多个实际探测数据和所述理论探测数据，判断所述光电探测器是否进入雪崩状态；如果所述光电探测器进入雪崩状态，则输出偏压调低控制信号；如果所述光电探测器未进入雪崩状态，则输出偏压调高控制信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述偏压模块具体用于基于所述偏压调低控制信号，按照第一步进值调低所述光电探测器的偏置电压；或者，基于所述偏压调高控制信号，按照第二步进值调高所述光电探测器的偏置电压。

10.一种激光雷达，其特征在于，包括机壳以及置于所述机壳内的激光发射器、扫描器、反光件、光电探测器和激光雷达控制系统，所述激光雷达控制系统包括如权利要求7至9任一项所述的光电探测器偏置电压控制系统；

所述机壳包括出光窗口，所述出光窗口用于限制所述激光雷达的视场角，且所述激光雷达的视场角小于所述扫描器的扫描范围；所述反光件位于所述激光雷达的视场角之外且位于所述扫描器的扫描范围内，所述反光件用于将经所述扫描器后位于所述激光雷达的视场角之外的至少部分激光反射至所述光电探测器，其中，经所述反光件反射至所述光电探测器的激光为目标光线；

所述激光雷达控制系统分别与所述激光发射器、所述扫描器和所述光电探测器连接，用于控制所述激光发射器发射激光，控制所述扫描器进行激光扫描，以及控制所述光电探测器的偏置电压。

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