CN116359888A

CN116359888A - 补偿电阻确定方法、光功率补偿电路、设备及存储介质

Info

Publication number: CN116359888A
Application number: CN202310247908.1A
Authority: CN
Inventors: 王品; 李建荣; 涂再买; 何英; 吕星宏
Original assignee: Shenzhen Eai Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Eai Technology Co ltd
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2023-06-30

Abstract

本申请实施例提供了一种补偿电路确定方法、光功率补偿电路、设备及存储介质，涉及激光雷达技术领域，该方法包括：获取激光发射管在预设条件下的电流变化值与温度的对应关系，预设条件为激光发射管的光功率在全温度范围内均保持为目标功率；根据目标工作温度下的基准电流以及电流变化值与温度的对应关系，确定在各温度下的电流补偿量，电流补偿量为基准电流与电流变化值的差值；基于电流补偿量，确定在各温度下的电阻补偿量，以确定补偿电阻的温度特性；根据补偿电阻的温度特性，对补偿电阻进行器件选型。本方案能够确定补偿电阻以对激光发射管进行光功率补偿，有效减少信号不稳定、信号失真等情况发生。

Description

补偿电阻确定方法、光功率补偿电路、设备及存储介质

技术领域

本申请实施例涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种补偿电阻确定方法、光功率补偿电路、设备及存储介质。

背景技术

激光雷达系统包括旋转部分(即上平台)以及固定底座部分，固定底座设置有底部单板机。激光雷达系统在工作过程中，激光雷达需要进行360°扫描，从而要求激光雷达的上平台不断旋转，以获取点云数据，而在激光雷达则通过单板机对检测数据进行接收，单板机不能够随着上平台的旋转而转动。因此，相关技术中通常采用光通信的方式实现上平台与单板机之间的信息传输。

传统的上平台和单板机之间的光通信方式大都采用红外传感器组件，但红外传感器单位时间内能够传输数据量非常低，无法满足激光雷达大规模实时建图的需求。因此现有通过激光代替红外线来进行光通信，但光通信使用的激光发射管易受到温度的影响，其在不同温度下存在光功率变化，从而导致信号不稳定、信号失真等情况发生，进而引起数据丢失。

发明内容

本申请实施例提供了一种补偿电阻确定方法、光功率补偿电路、设备及存储介质，解决了激光发射管易受到温度的影响的问题，从而能够确定补偿电阻以对激光发射管进行光功率补偿，有效减少信号不稳定、信号失真等情况发生。

第一方面，本申请实施例提供了一种补偿电阻确定方法，用于选定对激光雷达的激光发射管进行光功率补偿的补偿电阻，该方法包括：

获取激光发射管在预设条件下的电流变化值与温度的对应关系，预设条件为激光发射管的光功率在全温度范围内均保持为目标功率；

根据目标工作温度下的基准电流以及电流变化值与温度的对应关系，确定在各温度下的电流补偿量，电流补偿量为基准电流与电流变化值的差值；

基于电流补偿量，确定在各温度下的电阻补偿量，以确定补偿电阻的温度特性；

根据补偿电阻的温度特性，对补偿电阻进行器件选型。

第二方面，本申请实施例还提供了一种光功率补偿电路，包括激光发射管、电阻模块和场效应管，激光发射管的阳极端连接电源，激光发射管用于向接收端发射激光；电阻模块的第一端与激光发射管的阴极端连接，且电阻模块的器件选型根据上述实施例的补偿电阻确定方法确定；场效应管的漏极端与电阻模块的第二端连接，且场效应管的源极端接地，场效应管的栅极端用于接入待传输信号。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，该设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，一个或多个处理器实现如上述任一实施例中的补偿电阻确定方法。

第四方面，本申请实施例还提供了一种存储介质，其存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令在由处理器执行时用于执行如上述任一实施例中的补偿电阻确定方法。

本申请方案能够基于激光发射管的电流变化和温度的关系，确定在目标功率下对激光发射管所需的电流补偿量，以确定在温度变化的情况下提供功率补偿的补偿电阻，实现对补偿电阻的器件选型；并且还提供了光功率补偿电路，通过上述器件选型确定的补偿电阻对激光发射管进行光功率补偿，从而有效减少信号不稳定、信号失真等情况发生。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的补偿电阻确定方法的步骤流程图；

图2为本申请一实施例提供的确定补偿电阻温度系数的步骤流程图；

图3为本申请一实施例提供的光功率补偿电路的电路示意图；

图4为本申请一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请实施例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申请实施例，而非对本申请实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请实施例相关的部分而非全部结构。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本申请的描述中，“多个”表示两个及以上，“若干”表示一个及以上。

对于激光雷达来说，激光发射管受到温度变化的影响，使得功率出现变化，进而容易导致光通信过程出现信号不稳定、失真等情况发生，因此，本申请提供了一种补偿电阻确定方法、光功率补偿电路、设备及存储介质。

图1为本申请一实施例提供的补偿电阻确定方法的步骤流程图，如图1所示，补偿电阻确定方法包括如下步骤：

步骤S110、获取激光发射管在预设条件下的电流变化值与温度的对应关系。

该预设条件为激光发射管的光功率在全温度范围内均保持为目标功率。因此在光功率保持为目标功率的情况下，各型号的激光发射管在全温度范围的电流变化值与温度的对应关系，可以通过实验测量。例如，通过设置不同温度，并且测量在不同温度下激光发射管的光功率达到目标功率时的电流变化值，从而根据测量数据确定电流变化值与温度的对应关系，如构建相应的函数关系。

可以想到的是，上述电流变化值与温度的对应关系可以存储在存储装置中，设备根据所选的激光发射管的型号，从中选取与该型号的激光发射管的电流变化值与温度的对应关系即可。

步骤S120、根据目标工作温度下的基准电流以及电流变化值与温度的对应关系，确定在各温度下的电流补偿量，电流补偿量为基准电流与电流变化值的差值。

可以理解的是，目标工作温度为激光发射管正常工作时所对应的温度，当然，目标工作温度还可以是激光发射管的生产厂商提供的额定温度。而在目标工作温度下，激光发射管达到目标功率时的电流为基准电流。电流补偿量为基准电流与电流变化值的差值，因此，对应在各温度下的电流补偿量，均可以以基准电流减去对应的电流变化值。

步骤S130、基于电流补偿量，确定在各温度下的电阻补偿量，以确定补偿电阻的温度特性。

在确定了各温度下的电流补偿量后，根据欧姆定律，可以确定相应的补偿量。在一实施例中，对于各温度下电阻补偿量，可以结合电流补偿量、基准电流和电流变化值确定。如图2所示，图2为本申请一实施例提供的确定补偿电阻温度系数的步骤流程图，本申请的补偿电阻确定方法还包括如下步骤：

步骤S210、结合电流补偿量、基准电流和电流变化值，确定电阻补偿量，并计算对应的补偿电阻的阻值，以确定在不同温度下补偿电阻的电阻变化值。

步骤S220、基于电阻变化值，确定补偿电阻的温度系数。

可以想到的是，电路的总电压不变的情况下，温度变化引起的电流变化相较于基准电流的差值，即电流补偿量，其可以通过电阻的变化进行补偿，使得在不同温度下，电阻阻值发生变化从而对电流进行补偿。例如，参照如下公式进行计算：

其中，R_Δ为电阻补偿量，I_Δ为电流补偿量，I₁为基准电流，I₂为当前温度下的电流变化值，U为电路总电压。因此，确定了各温度下的电阻补偿量后，进一步地可确定补偿电阻的电阻变化值。

需要说明的是，对于电阻变化值的确定方案，可以具体根据电路设计而采用相应的公式计算。当然，可通过对各温度下补偿电阻的电阻变化值进行拟合，可得到补偿电阻的阻值与温度的变化曲线，即可以确定补偿电阻的阻值与温度的关系，即补偿电阻的温度特性。

在进行拟合的过程中，在一些实施例中，可通过结合热敏电阻的温度特性的表达式，对各电阻变化值进行拟合，以确定补偿电阻的温度系数。

可以理解的是，根据电阻变化值与温度变化，可以确定补偿电阻的类型，例如，若电阻变化值随着温度升高而降低，则补偿电阻为负温度系数的热敏电阻，因此，选用负温度系数的热敏电阻的温度特性的表达式，对应地，获取电阻变化值进行拟合后的变化曲线，进而计算出补偿电阻的温度系数，有助于确定补偿电阻的器件类型。

步骤S140、根据补偿电阻的温度特性，对补偿电阻进行器件选型。

当然，在确定了补偿电阻的温度特性，可以根据对应的温度特性，对补偿电阻进行器件选型。在一实施例中，在电阻信息中存储有电阻型号以及该型号电阻的温度系数，因此，在补偿电阻的温度特性即温度系数确定的情况下，设备可通过将补偿电阻的温度系数与电阻信息中记录的温度系数进行对比，从而选取温度系数匹配的电阻作为补偿电阻，可以理解的是，所选取的是电阻的型号，设计人员根据输出的电阻型号选取对应的电阻即可。

由上述方案可知，本申请方案能够基于激光发射管的电流变化和温度的关系，确定在目标功率下对激光发射管所需的电流补偿量，以确定在温度变化的情况下提供功率补偿的补偿电阻，实现对补偿电阻的器件选型；并且还提供了光功率补偿电路，通过上述器件选型确定的补偿电阻对激光发射管进行光功率补偿，从而有效减少信号不稳定、信号失真等情况发生。

在一实施例中，在通过器件选型确定电阻后，还可以对该电阻能否补偿激光发射管的光功率进行验证。例如，根据该电阻的温度特性，确定其在预设温度下的阻值，可以想到的是，预设温度为用于验证时选用的温度。进而可以确定该电阻所带来的第一电流补偿量，而在预设温度下激光发射管所需要的电流补偿量即第二电流补偿量是可确定的，因此，通过对比第一电流补偿量和第二电流补偿量，设备可实现对光功率补偿的验证，有助于提升器件选型的准确程度，更好地为激光发射管提供光功率补偿。

图3为本申请一实施例提供的光功率补偿电路的电路示意图，光功率补偿电路可应用于激光雷达，以进行光功率补偿，减少激光雷达的信号不稳定、信号失真等情况发生。如图3所示，光功率补偿电路包括激光发射管D1、匹配电阻R1、补偿电阻R2和场效应管Q1。

具体地，激光发射管D1的阳极端连接电源，即激光发射管D1阳极端接入电源电压VCC，而激光发射管D1的阴极端则连接匹配电阻R1的第一端，而匹配电阻R1的第二端则连接场效应管Q1的漏极端，补偿电阻R2与匹配电阻R1是并联的。可以想到的是，匹配电阻R1的第一端和第二端用于区分匹配电阻R1不同的两端。此外，场效应管Q1的源极端接地，场效应管Q1的栅极端用于接入待传输信号。

可以理解的是，匹配电阻R1和补偿电阻R2是并联的，两者与激光发射管D1是串联的，因此，当温度发生变化时，激光发射管D1的工作电流发生变化，而随着温度变化的还有补偿电阻R2的阻值，由于匹配电阻R1与补偿电阻R2并联，补偿电阻R2阻值的变化会使得整个电路的总电流发生变化，从而补偿激光发射管D1引起的电流变化，进而达到稳定激光发射管的光功率的目的。

需要说明的是，在一些实施例中，补偿电阻为热敏电阻，该热敏电阻的选型可根据上述实施例提供的补偿电阻确定方法选取，使得热敏电阻的温度特性能够适配激光发射管D1的工作电流发生变化，进而稳定激光发射管的光功率。

还需要说明的是，在一些实施例中，激光发射管D1为VCSEL激光二极管，激光二极管与匹配电阻R1连接，如激光二极管的阴极端连接匹配电阻R1。

图4为本申请一实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该设备用于执行上述实施例提供的补偿电阻确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图4所示，该设备包括处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404，设备中处理器401的数量可以是一个或多个，图中以一个处理器401为例；设备中的处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线或其他方式连接，图中以通过总线连接为例。存储器402作为一种计算机可读的存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的补偿电阻确定方法对应的程序指令/模块。处理器401通过运行存储在存储器402中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的补偿电阻确定方法。

存储器402可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用过程中所记录或创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器402可进一步包括相对于处理器401远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置403可用于向处理器401输入相应的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置404可用于发送或显示与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输出。

本申请实施例还提供一种存储有计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由处理器执行时用于执行本申请任一实施例提供的补偿电阻确定方法中的相关操作。

计算机可读的存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请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申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种补偿电阻确定方法，其特征在于，用于选定对激光雷达的激光发射管进行光功率补偿的补偿电阻，所述方法包括：

获取所述激光发射管在预设条件下的电流变化值与温度的对应关系，所述预设条件为所述激光发射管的光功率在全温度范围内均保持为目标功率；

根据目标工作温度下的基准电流以及所述电流变化值与温度的对应关系，确定在各温度下的电流补偿量，所述电流补偿量为所述基准电流与所述电流变化值的差值；

基于所述电流补偿量，确定在各温度下的电阻补偿量，以确定补偿电阻的温度特性；

根据所述补偿电阻的温度特性，对所述补偿电阻进行器件选型。

2.根据权利要求1所述的补偿电阻确定方法，其特征在于，所述基于所述电流补偿量，确定在各温度下的电阻补偿量，以确定补偿电阻的温度特性包括：

结合所述电流补偿量、所述基准电流和所述电流变化值，确定所述电阻补偿量，并计算对应的补偿电阻的阻值，以确定在不同温度下所述补偿电阻的电阻变化值；

基于所述电阻变化值，确定所述补偿电阻的温度系数。

3.根据权利要求2所述的补偿电阻确定方法，其特征在于，所述基于所述电阻变化值，确定所述补偿电阻的温度系数包括：

结合热敏电阻的温度特性的表达式，对各电阻变化值进行拟合，以确定所述补偿电阻的温度系数。

4.根据权利要求1或2所述的补偿电阻确定方法，其特征在于，所述根据所述补偿电阻的温度特性，对所述补偿电阻进行器件选型包括：

结合所述补偿电阻的温度系数，在记录的电阻信息中选取与所述温度系数适配的电阻作为所述补偿电阻。

5.根据权利要求1所述的补偿电阻确定方法，其特征在于，还包括：

基于器件选型后确定的补偿电阻，对所述激光发射管的光功率补偿进行验证。

6.一种光功率补偿电路，其特征在于，包括：

激光发射管，所述激光发射管的阳极端连接电源，所述激光发射管用于向接收端发射激光；

匹配电阻，所述匹配电阻的第一端与所述激光发射管的阴极端连接；

补偿电阻，所述补偿电阻与所述匹配电阻并联连接，且所述补偿电阻的器件选型根据权利要求1-5所述的补偿电阻确定方法确定；

场效应管，所述场效应管的漏极端与所述匹配电阻的第二端连接，且所述场效应管的源极端接地，所述场效应管的栅极端用于接入待传输信号。

7.根据权利要求6所述的光功率补偿电路，其特征在于，所述补偿电阻为热敏电阻。

8.根据权利要求6所述的光功率补偿电路，其特征在于，所述激光发射管为VCSEL激光二极管。

9.一种电子设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个所述程序被一个或多个所述处理器执行，一个或多个所述处理器实现如权利要求1-5中任一项所述的补偿电阻确定方法。

10.一种存储计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由处理器执行时用于执行如权利要求1-5中任一项所述的补偿电阻确定方法。