CN217278913U - 多线激光雷达设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光雷达技术领域，尤其涉及一种多线激光雷达设备，包括激光发射电路、激光接收组件和控制电路，激光发射电路包括信号拆分电路、多个激光发射组件和多个激光驱动电路，每一激光驱动电路包括多个充电电路和一个放电电路，多个充电电路和放电电路配合工作驱动激光发射组件间隔多次发光，控制电路收到回波信号后，对回波信号的数量及时间间隔进行比较，获取其中的有效回波信号，减少激光雷达之间的干扰，并根据有效回波信号确定待测物的距离信息，提高探测精准度。

Description

多线激光雷达设备

技术领域

本实用新型属于激光雷达技术领域，尤其涉及一种多线激光雷达设备。

背景技术

随着激光检测技术的不断发展，激光雷达设备的应用领域越来越广泛，生活中激光雷达设备种类与数量不断增加，不同的激光雷达设备彼此之间存在信号干扰的问题，导致探测精准度下降，如何减少激光雷达设备之间的干扰，是一个急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多线激光雷达设备，旨在减少激光雷达设备之间信号干扰。

本实用新型实施例提出了一种多线激光雷达设备，包括：

激光发射电路，所述激光发射电路包括信号拆分电路、多个激光发射组件和多个激光驱动电路，多个所述激光驱动电路分别与所述信号拆分电路和多个所述激光发射组件对应连接并控制多个所述激光发射组件按照对应时序发光，每一所述激光驱动电路包括多个充电电路和一个放电电路；

所述信号拆分电路，用于将接收到的第一充放电控制信号拆分输出多组第二充放电控制信号至多个所述激光驱动电路，其中，每一组所述第二充放电控制信号包括多路充电信号和一路放电信号；

多个所述充电电路，受对应多路所述充电信号触发并依次间隔充电；

每一所述放电电路，受对应放电信号触发导通，以对多个所述充电电路依次放电并驱动对应所述激光发射组件间隔多次发光；

多个激光接收组件，多个所述激光接收组件与多个所述激光发射组件对应设置，所述激光接收组件，用于接收对应的所述激光发射组件间隔发射的光信号，并转换为多个对应的回波信号；

与所述信号拆分电路和多个所述激光接收组件连接的控制电路，所述控制电路用于输出所述第一充放电控制信号，并对各所述激光接收组件反馈的回波信号的数量和时间间隔进行比较，以获取有效回波信号以及确定待测物的距离信息。

可选地，每一所述激光驱动电路包括两个所述充电电路和一个所述放电电路。

可选地，每一所述放电信号具有预设相位差的两个脉冲放电信号，对应两个所述充电电路接收到的两路充电信号的相位差等于所述预设相位差。

可选地，所述控制电路包括控制器和信号处理电路；

所述信号处理电路分别与多个所述激光接收组件连接，并将各所述回波信号进行信号转换并输出至所述控制器；

所述控制器，用于输出所述第一充放电控制信号，并根据所述信号处理电路反馈的信号转换后的回波信号的数量和时间间隔进行比较，以获取有效回波信号以及确定待测物的距离信息。

可选地，所述控制器包括FPGA芯片。

可选地，所述信号拆分电路包括：

将所述第一充放电控制信号译码为多个第一充电信号的第一译码电路；

将所述第一充放电控制信号译码为多个第二充电信号的第二译码电路；以及

将所述第一充放电控制信号译码为多个放电信号的第三译码电路；其中，

多个所述第一充电信号和多个所述第二充电信号对应输出至多个所述激光驱动电路中的两个所述充电电路；

多个所述放电信号对应输出至多个所述激光驱动电路中的所述放电电路。可选地，每一译码电路包括至少一个译码器。

可选地，每一所述充电电路包括电感、第一电子开关管、第一二极管、第二二极管、第一电阻和电容；

所述电感的第一端构成所述充电电路的电源输入端，所述电感的第二端、所述第一二极管的阳极和所述第一电子开关管的漏极共接，所述第一电子开关管的栅极和所述第一电阻的第一端共接构成所述充电电路的受控端，所述第一电子开关管的源极和所述第一电阻的第二端接地，所述第一二极管的阴极、所述电容的第一端和所述第二二极管的阳极共接，所述第二二极管的阴极构成所述充电电路的电源输出端，所述电容的第二端接地。

可选地，每一所述充电电路还包括第二电阻、第三电阻和第二电子开关管；

所述第二电阻的第一端、所述第二电子开关管的第一端和所述电容的第一端共接，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端和所述第二电子开关管的受控端共接，所述第三电阻的第二端接地，所述第二电子开关管的第二端与所述第二二极管的阳极连接。

可选地，每一所述放电电路包括第三电子开关管和第四电阻；

所述第三电子开关管的漏极构成所述放电电路的电源输入端，所述第三电子开关管的栅极和所述第四电阻的第一端共接构成所述放电电路的受控端、所述第三电子开关管的源极和所述第四电阻的第二端构成所述放电电路的电源输出端。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的激光雷达设备的多个激光驱动电路用于驱动多个激光发射组件按照预设时序发光，同时，激光驱动电路中，包括多个充电电路和一个放电电路，多个充电电路和放电电路配合工作驱动激光发射组件间隔多次发光，控制电路收到回波信号后，对回波信号的数量及时间间隔进行比较，获取其中的有效回波信号，减少激光雷达之间的干扰，并根据有效回波信号确定待测物的距离信息，提高探测精准度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的多线激光雷达设备的第一种结构示意图；

图2为图1所示的多线激光雷达设备中充电信号和放电信号的波形示意图；

图3为本实用新型实施例提供的多线激光雷达设备的第二种结构示意图；

图4为图1所示的多线激光雷达设备中信号拆分电路的结构示意图；

图5为图4所示的信号拆分电路中译码电路的结构示意图；

图6为图1所示的多线激光雷达设备中激光驱动电路的第一种电路结构示意图；

图7为图1所示的多线激光雷达设备中激光驱动电路的第二种电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例提出了一种多线激光雷达设备。

如图1所示，本实施例中，多线激光雷达设备包括：

激光发射电路，激光发射电路包括信号拆分电路10、多个激光发射组件20和多个激光驱动电路30，多个激光驱动电路30分别与信号拆分电路10和多个激光发射组件20对应连接并控制多个激光发射组件20按照对应时序发光，每一激光驱动电路30包括多个充电电路31和一个放电电路32；

信号拆分电路10，用于将接收到的第一充放电控制信号Ctr_in拆分输出多组第二充放电控制信号至多个激光驱动电路30，其中，每一组第二充放电控制信号包括多路充电信号和一路放电信号，例如包括多路充电信号Ctr1_1_1～Ctr1_1_n和一路放电信号Ctr2_1，或者包括多路充电信号Ctr1_m_1～Ctr1_m_n和一路放电信号Ctr2_m，等等；

多个充电电路31，受对应多路充电信号触发并依次间隔充电；

每一放电电路32，受对应放电信号触发导通，以对多个充电电路31依次放电并驱动对应激光发射组件20间隔多次发光；

多个激光接收组件40，多个激光接收组件40与多个激光发射组件20对应设置，激光接收组件40，用于接收对应的激光发射组件20间隔发射的光信号，并转换为多个对应的回波信号；

与信号拆分电路10和多个激光接收组件40连接的控制电路50，控制电路50用于输出第一充放电控制信号Ctr_in，并对各激光接收组件40反馈的回波信号的数量和时间间隔进行比较，以获取有效回波信号以及确定待测物的距离信息。

本实施例中，激光发射组件20和激光接收组件40对应设置，其数量可相等或者不等，安装位置相对于待测物对应设置，可对称设置或者非对称设置，多组对应设置的激光发射组件20和激光接收组件40完成多束激光脉冲的发射和接收，实现多线激光雷达测距的目的。

工作时，控制电路50输出预设电平时序的第一充放电控制信号Ctr_in至激光发射电路，以驱动激光激光发射组件20按照预设时序分别以对应角度发射激光脉冲，对应激光接收组件40接收到待测物反射的激光回波，并转换为对应的回波信号，其中，激光发射电路中，设置了信号拆分电路10和多个激光驱动电路30，多个激光驱动电路30分别驱动多个激光发射组件20工作。

为了提高探测精准度和减少信号干扰，激光驱动电路30中设置了多个充电电路31和一个放电电路32，对应地，为了驱动每一激光驱动电路30中的对应充电电路31和放电电路32工作，信号拆分电路10将控制电路50输出的第一充放电控制信号Ctr_in拆分为多组第二充放电控制信号，每一组充放电控制信号中包括对应于多个充电电路31和一个放电电路32的多个充电信号和一个放电信号，多个充电信号的高低电平时序存在对应的相位差，多个充电信号对应控制多个充电电路31依次充电，并通过同一放电电路32进行依次放电，从而输出电源信号驱动对应的激光发射组件20快速多次间隔发光。

对应地，激光接收组件40接收对应激光发射组件20在待测物反射的连续间隔的激光回波，并依次转换为对应间隔的回波信号至控制电路50，控制电路50收到间隔的回波信号后，通激光光编码的方式对回波信号的数量及时间间隔进行比较，对其他激光雷达设备串扰的不满足预设数量和对应时间间隔的回波信号进行滤除，并将本激光雷达设备满足预设数量和对应时间间隔的回波信号确定为有效回波信号，并根据有效回波信号确定待测物的距离信息，减少激光雷达设备之间的干扰，提高探测精准度。

其中，激光发射组件20可采用激光器，对应地，激光接收组件40可采用对应的光电转换电路，实现光电转换，同时，激光发射组件20和激光接收组件40的数量可根据探测需求对应设置。

信号拆分电路10实现信号拆分转换，并输出多组具有对应时序的充电信号和放电信号，信号拆分电路10可采用对应的信号处理芯片、信号处理电路等，例如电平反相电路、延时电路等，具体结构不限。

其中，充电电路31按照对应时序充电，其数量可根据需求设置，可为2个、3个等，为了降低设计成本和简化激光雷达设备的结构，可选地，如图3所示，每一激光驱动电路30中的充电电路31的数量为2个，与放电电路32配合可驱动激光发射组件20快速两次发光，实现光编码。

同时，两个充电电路31的工作时序可对应设置，例如，在一个充电电路31和放电电路32配合充放电结束后，下一个充电电路31开始充电，或者，在上一个充电电路31通过放电电路32放电初始时，下一个充电电路31开始充电，缩短相邻充电时间，提高充放电效率，具体充放电时序不限，可根据发光需求对应设计，对应地，充电信号和放电信号的时序可对应设置，如图2所示，可选地，每一放电信号具有预设相位差的两个脉冲放电信号，对应两个充电电路31接收到的两路充电信号的相位差等于预设相位差，即两次放电的时间间隔等于两次充电时间的间隔。

并且，预设相位差的大小可根据两个充电电路31的工作时序和充电效率对应设置。

控制电路50可采用控制器52，还可包括对应的信号处理电路51，具体结构不限，如图3所示，可选地，控制电路50包括控制器52和信号处理电路51；

信号处理电路51分别与多个激光接收组件40连接，并将各回波信号进行信号转换并输出至控制器52；

控制器52，用于输出第一充放电控制信号Ctr_in，并根据信号处理电路51反馈的信号转换后的回波信号的数量和时间间隔进行比较，以获取有效回波信号以及确定待测物的距离信息。

本实施例中，信号处理电路51实现对回波信号的信号处理、例如放大、滤波、复用输出等工作，因此，其对应结构可包括放大电路、滤波电路、复用电路等电路中一个或者多个，控制器52实现控制电路50的功能，完成第一充放电控制信号Ctr_in、回波信号等信号的输入输出，并根据光信号的发射和接收时长确定待测物的距离信息，例如速度、位置等。

其中，控制器52可采用单片机、MCU等处理器，可选地，控制器52包括FPGA芯片。

如图4所示，可选地，信号拆分电路10包括：

将第一充放电控制信号Ctr_in译码为多个第一充电信号的第一译码电路11；

将第一充放电控制信号Ctr_in译码为多个第二充电信号的第二译码电路12；以及

将第一充放电控制信号Ctr_in译码为多个放电信号的第三译码电路13；其中，

多个第一充电信号和多个第二充电信号对应输出至多个激光驱动电路30中的两个充电电路31；

多个放电信号对应输出至多个激光驱动电路30中的放电电路32。

本实施例中，基于激光驱动电路30所接收到的充放电信号的类型和个数，信号拆分电路10设置了三个译码电路，第一译码电路11用于译码输出多个第一充电信号，第二译码电路12用于译码输出多个第二充电信号，多个第一充电信号和多个第二充电信号对应输出至多个激光驱动电路30中的两个充电电路31，第三译码电路13用于译码输出多个放电信号至对应多个放电电路32，第一充电信号和第二充电信号具有一定的相位差，实现对应的两个充电电路31的分别充电控制。

其中，译码电路可采用不同类型的译码器，如图5所示，可选地，每一译码电路包括至少一个译码器，根据激光驱动电路30和激光发射组件20的个数，以及译码器的输出端口数量，译码器的数量可对应设置，同时，译码器的类型可对应选择，可选地，译码器为3-8译码器或者4-16译码器。

可选地，如图6所示，每一充电电路31包括电感L1、第一电子开关管Q1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1和电容C1；

电感L1的第一端构成充电电路31的电源输入端，电感L1的第二端、第一二极管D1的阳极和第一电子开关管Q1的漏极共接，第一电子开关管Q1的栅极和第一电阻R1的第一端共接构成充电电路31的受控端，第一电子开关管Q1的源极和第一电阻R1的第二端接地，第一二极管D1的阴极、电容C1的第一端和第二二极管D2的阳极共接，第二二极管D2的阴极构成充电电路31的电源输出端，电容C1的第二端接地。

可选地，每一放电电路32包括第三电子开关管Q3和第四电阻R4；

第三电子开关管Q3的漏极构成放电电路32的电源输入端，第三电子开关管Q3的栅极和第四电阻R4的第一端共接构成放电电路32的受控端、第三电子开关管Q3的源极和第四电阻R4的第二端构成放电电路32的电源输出端。

本实施例中，激光发射组件20可连接在充电电路31和放电电路32之间，或者连接在放电电路32的后级，具体连接位置不限。

电感L1、第一电子开关管Q1和二极管D1构成boost电路，电容C1为储能电容C1，第二二极管D2用于防止两个充电电路之间的回流，提高安全性。

在控制激光发射组件20间隔发光时，第一个充电电路31中的第一电子开关管Q1接收到对应的第一充电信号Ctr1_m_1并受控通断，从而转换压转换输出充电电源至储能电容C1，充电结束后，第三电子开关管Q3导通，储能电容C1开始放电，并经对应的激光发射组件20和第二电子开关管Q2放电至地，激光发射组件20点亮发光。

放电结束后，第二个充电电路31开始充电，第二个充电电路31中的第一电子开关管Q1接收到对应的第二充电信号Ctr1_m_2并受控通断，从而转换压转换输出充电电源至储能电容C1，充电结束后，第三电子开关管Q3导通，储能电容C1开始放电，并经对应的激光发射组件20和第二电子开关管Q2放电至地，激光发射组件20点亮发光，实现间隔发光和光编码。

进一步地，为了提高充放电效率，如图7所示，可选地，每一充电电路31还包括第二电阻R2、第三电阻R3和第二电子开关管Q2；

第二电阻R2的第一端、第二电子开关管Q2的第一端和电容C1的第一端共接，第二电阻R2的第二端、第三电阻R3的第一端和第二电子开关管Q2的受控端共接，第三电阻R3的第二端接地，第二电子开关管Q2的第二端与第二二极管D2的阳极连接。

本实施例中，电感L1、第一电子开关管Q1和二极管D1构成boost电路，电容C1为储能电容C1，第二电子开关管Q2、第二电阻R2和第三电阻R3构成开关电路，并在电容C1的端电压达到预设电压时开启，在未达到预设电压时则保持关断，因此，在放电电路32对上一个充电电路31储能的电量进行放电时，下一个充电电路31可同步进行充电工作，通过合理设置各开关管和电阻的阻值，可实现在上一次的放电结束后，下一个充电电路31充电至预设电压，并输出直流电源至放电电路32，无时差进行进行下一次的放电工作。

其中，为了匹配线路结构，可选地，第一电子开关管Q1和第三电子开关管Q3均为N沟道场效应管，第二电子开关管Q2可采用对应类型的沟道场效应管或者三极管，例如，为NPN三极管，当NPN三极管的基极和发射极的电压大于NPN三极管的阈值开启电压时，NPN三极管导通，当NPN三极管的基极和发射极的电压小于NPN三极管的阈值开启电压时，NPN三极管则保持关断状态，实现开关功能。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的激光雷达设备的多个激光驱动电路30用于驱动多个激光发射组件20按照预设时序发光，同时，激光驱动电路30中，包括多个充电电路31和一个放电电路32，多个充电电路31和放电电路32配合工作驱动激光发射组件20间隔多次发光，控制电路50收到回波信号后，对回波信号的数量及时间间隔进行比较，获取其中的有效回波信号减少激光雷达之间的干扰，并根据有效回波信号确定待测物的距离信息，提高探测精准度。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多线激光雷达设备，其特征在于，包括：

激光发射电路，所述激光发射电路包括信号拆分电路、多个激光发射组件和多个激光驱动电路，多个所述激光驱动电路分别与所述信号拆分电路和多个所述激光发射组件对应连接并控制多个所述激光发射组件按照对应时序发光，每一所述激光驱动电路包括多个充电电路和一个放电电路；

所述信号拆分电路，用于将接收到的第一充放电控制信号拆分输出多组第二充放电控制信号至多个所述激光驱动电路，其中，每一组所述第二充放电控制信号包括多路充电信号和一路放电信号；

多个所述充电电路，受对应多路所述充电信号触发并依次间隔充电；

每一所述放电电路，受对应放电信号触发导通，以对多个所述充电电路依次放电并驱动对应所述激光发射组件间隔多次发光；

多个激光接收组件，多个所述激光接收组件与多个所述激光发射组件对应设置，所述激光接收组件，用于接收对应的所述激光发射组件间隔发射的光信号，并转换为多个对应的回波信号；

与所述信号拆分电路和多个所述激光接收组件连接的控制电路，所述控制电路用于输出所述第一充放电控制信号，并对各所述激光接收组件反馈的回波信号的数量和时间间隔进行比较，以获取有效回波信号以及确定待测物的距离信息。

2.如权利要求1所述的多线激光雷达设备，其特征在于，每一所述激光驱动电路包括两个所述充电电路和一个所述放电电路。

3.如权利要求2所述的多线激光雷达设备，其特征在于，每一所述放电信号具有预设相位差的两个脉冲放电信号，对应两个所述充电电路接收到的两路充电信号的相位差等于所述预设相位差。

4.如权利要求1所述的多线激光雷达设备，其特征在于，所述控制电路包括控制器和信号处理电路；

所述信号处理电路分别与多个所述激光接收组件连接，并将各所述回波信号进行信号转换并输出至所述控制器；

所述控制器，用于输出所述第一充放电控制信号，并根据所述信号处理电路反馈的信号转换后的回波信号的数量和时间间隔进行比较，以获取有效回波信号以及确定待测物的距离信息。

5.如权利要求4所述的多线激光雷达设备，其特征在于，所述控制器包括FPGA芯片。

6.如权利要求2所述的多线激光雷达设备，其特征在于，所述信号拆分电路包括：

将所述第一充放电控制信号译码为多个第一充电信号的第一译码电路；

将所述第一充放电控制信号译码为多个第二充电信号的第二译码电路；以及

将所述第一充放电控制信号译码为多个放电信号的第三译码电路；其中，

多个所述第一充电信号和多个所述第二充电信号对应输出至多个所述激光驱动电路中的两个所述充电电路；

多个所述放电信号对应输出至多个所述激光驱动电路中的所述放电电路。

7.如权利要求6所述的多线激光雷达设备，其特征在于，每一译码电路包括至少一个译码器。

8.如权利要求1所述的多线激光雷达设备，其特征在于，每一所述充电电路包括电感、第一电子开关管、第一二极管、第二二极管、第一电阻和电容；

所述电感的第一端构成所述充电电路的电源输入端，所述电感的第二端、所述第一二极管的阳极和所述第一电子开关管的漏极共接，所述第一电子开关管的栅极和所述第一电阻的第一端共接构成所述充电电路的受控端，所述第一电子开关管的源极和所述第一电阻的第二端接地，所述第一二极管的阴极、所述电容的第一端和所述第二二极管的阳极共接，所述第二二极管的阴极构成所述充电电路的电源输出端，所述电容的第二端接地。

9.如权利要求8所述的多线激光雷达设备，其特征在于，每一所述充电电路还包括第二电阻、第三电阻和第二电子开关管；

所述第二电阻的第一端、所述第二电子开关管的第一端和所述电容的第一端共接，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端和所述第二电子开关管的受控端共接，所述第三电阻的第二端接地，所述第二电子开关管的第二端与所述第二二极管的阳极连接。

10.如权利要求1所述的多线激光雷达设备，其特征在于，每一所述放电电路包括第三电子开关管和第四电阻；

所述第三电子开关管的漏极构成所述放电电路的电源输入端，所述第三电子开关管的栅极和所述第四电阻的第一端共接构成所述放电电路的受控端、所述第三电子开关管的源极和所述第四电阻的第二端构成所述放电电路的电源输出端。

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