CN220399647U - 一种测量电路和测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种测量电路和测量装置，涉及测距技术领域。其中包括DAC单元和至少两路信号通道。每路信号通道包括至少一个独立输入端和m个公用输入端，每个独立输入端与DAC单元的n个独立输出端中的一个独立输出端连接，不同信号通道的不同独立输入端连接的独立输出端不相同，不同信号通道的独立输入端接收不同的独立阈值电压信号，可独立调整每个信号通道的阈值电压信号，补偿不同信号通道的差异性，可提高测量的准确性和点云质量等，从而提高测量的可靠性。

Description

一种测量电路和测量装置

技术领域

本申请涉及测距技术领域，尤其涉及测量电路和测量装置。

背景技术

对于采用dTOF(Direct Time of Flight，直接飞行时间，通过光束发射和接收的时间差来计算光的飞行时间，从而计算距离)工作原理的激光雷达，接收链路的信号检测一般采用阈值比较器，也就是在阈值比较器的一个输入端设置一个阈值电平，阈值比较器的另一个输入端作为激光脉冲回波信号的输入端，如果激光脉冲回波信号高于或低于设置的阈值电平，阈值比较器的输出端会输出一个高电平或低电平，也就是会输出一个类似方波的脉冲信号，然后这个脉冲信号会给到TDC(Time-to-digital converter，时间数字转换器)计算出回波的时间，从而计算出目标物体距离激光雷达的距离。

上述是一个阈值电平比较的回波信号检测，另外，可以采用多个阈值电平与回波信号进行比较来检测物体的距离，但是现有的方案导致测量的可靠性差(例如测量得到的物体距离不够准确等)。

如何利用多个阈值电平提高测量的可靠性，是需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提供一种测量电路和测量装置，可以提高测量的可靠性和测量效率。

为实现上述目的，本申请实施例采取了如下技术方案。

第一方面，本申请实施例提供一种测量电路，包括DAC(Digital to AnalogConverter，数字模拟转换器)单元和至少两路信号通道。

DAC单元包括n个独立输出端和m个公用输出端，至少两路信号通道中的每路信号通道包括至少一个独立输入端和m个公用输入端，每路信号通道的至少一个独立输入端中的每个独立输入端与DAC单元的n个独立输出端中的一个独立输出端连接，每路信号通道的每个独立输入端连接的独立输出端均不相同，每路信号通道的m个公用输入端与DAC单元的m个公用输出端一一对应连接；其中，n≥信号通道的数量，m≥1。

DAC单元用于向与n个独立输出端连接的独立输入端分别发送独立阈值电压信号，向与m个公用输出端连接的公用输入端发送公用阈值电压信号。

每路信号通道用于接收经物体反射的回波信号，将回波信号转化为电信号，用于通过至少一个独立输入端接收至少一个独立阈值电压信号，用于通过m个公用输入端接收m个公用阈值电压信号，将根据电信号分别与至少一个独立阈值电压信号和m个公用阈值电压信号比较，获得比较结果信号。

示例性地，每一路信号通道包括至少一个独立输入端和m个公用输入端，连接关系为：对于每一个信号通道的独立输入端，与DAC单元都有一个一一对应的独立输出端与之连接；对于任意一路信号通道的信号通道的每一个公用输入端，其他每一路信号通道也都有一个一一对应的公用输入端与之连接，而且与DAC也有一个一一对应的公用输出端与之连接。

接下来论述上述方案的有益效果：每路信号通道包括至少一个独立输入端和m个公用输入端，每个独立输入端与DAC单元的n个独立输出端中的一个独立输出端连接，不同信号通道的不同独立输入端连接的独立输出端不相同，不同信号通道的独立输入端接收不同的独立阈值电压信号，例如信号通道1采用独立阈值电压信号1和公用阈值电压信号1，信号通道2采用独立阈值电压信号2和公用阈值电压信号1，可独立调整每个信号通道的阈值电压信号，补偿不同信号通道的差异性，可提高测量的准确性和点云质量等，从而提高测量的可靠性。另外，每路信号通道都设置有公用阈值电压信号，不同的信号通道的公用阈值电压信号是同时调节的，节省了DAC的端口数量，而且公用阈值电压信号的更新效率更高，提高了阈值的更新效率。

可选地，DAC单元还用于基于测量距离的周期，更新至少一个独立阈值电压信号和/或m个公用阈值电压信号。

这样更新的有益效果在于，DAC单元能够及时刷新独立阈值电压信号和公用阈值电压信号，相较于无固定时间地刷新，基于测量距离的周期刷新，能够达到周期与周期之间不混淆的刷新效果。

例如DAC单元的输出刷新频率性能可以配置为：满足在测量装置的每个测量距离的周期内，DAC单元的输出刷新一次。采用具有足够频率的DAC单元形成信号通道的比较参考阈值，快速实时更新，及时应对环境变化。实现了在一个测量距离的周期快速调整阈值，在实现尽可能大的量程的情况下，实时滤除噪点，提升点云的质量。

可选地，每路信号通道包括至少一个独立比较单元和m个公用比较单元；至少一个独立比较单元中的每个独立比较单元包括第一输入端和第二输入端，第二输入端为至少一个独立输入端中的一个，m个公用比较单元中的每个公用比较单元包括第三输入端和第四输入端，第四输入端为m个公用输入端中的一个。每个独立比较单元的第一输入端用于接收电信号，每个公用比较单元的第三输入端用于接收电信号。

如此，独立比较单元和公用比较单元各自发挥作用，可以在使用较少比较单元的情况下，滤除噪点提升点云质量。

可选地，每路信号通道还包括接收单元；接收单元与每个独立比较单元的第一输入端和每个公用比较单元的第三输入端连接；

接收单元用于接收经物体反射的回波信号，并将回波信号转化为电信号，将电信号输出至每个独立比较单元的第一输入端和每个公用比较单元的第三输入端。

如此，接收单元能够可靠地实现将回波信号转化为电信号的过程，并且将电信号输出到需要的端口。

可选地，测量电路还包括数控单元；数控单元用于根据当前环境信息控制DAC单元向每路信号通道发送至少一个独立阈值电压信号和m个公用阈值电压信号，数控单元连接DAC单元。

如此，通过数控单元实现了根据当前环境信息控制DAC单元的输出。

可选地，每路信号通道还包括至少两个时间数字转换器，至少两个时间数字转换器与至少一个独立比较单元和m个公用比较单元一一对应；

测量电路还包括数控单元；

每个独立比较单元的输出端和每个公用比较单元的输出端连接对应的时间数字转换器的输入端，至少两个时间数字转换器中每个时间数字转换器的输出端连接数控单元。

如此，将独立比较单元和公用比较单元的输出通过时间数字转换器转化成了易于被数控单元处理的信号，结构简单高效。

可选地，数控单元、至少一个独立比较单元、m个公用比较单元和至少两个时间数字转换器都集成在一片芯片中。这样设置的有益效果在于，节省了电路占用空间，提高了集成度。

可选地，每路信号通道中，基准电压值与至少一个独立阈值电压信号的电压值的差均小于基准电压值与m个所述公用阈值电压信号的电压值的差，基准电压值是根据不存在回波信号时信号通道获得的信号的电压值确定的，例如，基准电压值等于不存在回波信号时信号通道获得的信号的电压值。这样设置的有益效果在于，每一路信号通道的最低档常常是与其他路相异的、最需要单独调整的，将最需要调节的阈值电压值作为独立调整的值，这样分配最为合理而高效。

可选地，每路信号通道包括n₁个独立输入端，n＝信号通道的数量×n₁，n₁为大于或等于1的整数。可以最大限度的节约了独立输入端、独立输出端的数量，成本低。

可选地，m＝2，3或4。可以节省公用输入端、公用输出端的数量，而且保障充足数量的公用阈值电压信号的设定，避免效用不足，也避免了成本浪费。

第二方面，本申请实施例提供一种测量装置，包括第一方面所述的测量电路。测量装置可以是激光雷达、车辆等能够测量距离的设备，有益效果与该测量电路一致，在此不再赘述。

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为本申请实施例提供的一种每一路信号通道有两个输入端的测量电路示意图；

图2为本申请实施例提供的一种每一路信号通道接收1档独立阈值和2档公用阈值电压信号的测量电路示意图；

图3为本申请实施例提供的一种包括1个独立比较单元和3个公用比较单元的一路信号通道示意图；

图4为本申请实施例提供的一种采用FPGA芯片的一路信号通道示意图；

图5为本申请实施例提供的一种四个阈值和脉冲信号的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种四个阈值和脉冲信号产生的比较器输出的方波示意图；

图7为本申请实施例提供的一种16路信号通道连接于一个FPGA芯片示意图；

图8为本申请实施例提供的一种展示FPGA内部设置的示意图；

图9为本申请实施例提供的一种16路信号通道和DAC单元连接于一个FPGA芯片示意图；

图10为本申请实施例提供的一种测量装置框图。

附图标记说明：

100-光电探测单元

101-光电探测器

102-采样电阻

200-放大单元

300-FPGA芯片

400-测量装置

410-发射单元

420-接收单元

430-扫描单元

440-DAC单元

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的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要说明的是，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。术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在测量装置(例如激光雷达)中，为了提升有背景光环境的检测能力，可以采用多个阈值电平来检测目标物体返回的回波信号，通过设置不同的阈值电平，在滤除环境光噪声的影响的同时，实现更远的测量距离。

然而，一些实施例中，在测量距离过程中，这些接收通道共用相同的多个阈值电平，例如均共用阈值电平1和阈值电平2，导致每个接收通道的检测阈值电平不能独立调整，忽略了各个接收通道补偿的差异性(每个接收通道因为布设的位置不同、周边的电路不同、乃至硬件器件上的误差等条件，底噪不同)，影响探测的准确性、量程和点云质量。

另外，激光雷达有些是阵列收发，也就是有多个发射通道和多个接收通道，每对发射通道和接收通道是分时发射激光和接收回波信号的，导致测量效率低。

本申请实施例提供了一种测量电路，用于对经物体反射的回波信号进行处理，其中包括DAC单元和至少两路信号通道。

DAC单元包括n个独立输出端和m个公用输出端，其中，n≥信号通道的数量，m≥1。

至少两路信号通道中的每路信号通道包括至少一个独立输入端和m个公用输入端，每路信号通道的至少一个独立输入端中的每个独立输入端与DAC单元的n个独立输出端中的一个独立输出端连接，每路信号通道的每个独立输入端连接的独立输出端均不相同，每路信号通道的m个公用输入端与DAC单元的m个公用输出端一一对应连接。

DAC单元用于向与n个独立输出端连接的独立输入端分别发送独立阈值电压信号，向与m个公用输出端连接的公用输入端分别发送公用阈值电压信号。

每路信号通道用于接收经物体反射的回波信号，将回波信号转化为电信号，用于通过至少一个独立输入端接收至少一个独立阈值电压信号，用于通过m个公用输入端接收m个公用阈值电压信号，将电信号分别与至少一个独立阈值电压信号和m个公用阈值电压信号比较，获得比较结果信号。

可选地，比较结果信号用于确定物体的距离和反射率。回波信号为测量装置发出发射信号到目标物体后被目标物体所反射回的信号。

结合图1，图1中以三路信号通道(分别为信号通道1、信号通道2、信号通道3)为例。其中，每路信号通道是独立的，可以同时并行接收回波信号，可提高测量效率。例如每路信号通道并行接收经物体反射的回波信号，将回波信号转化为电信号，并行接收至少一个独立阈值电压信号，接收m个公用阈值电压信号，将电信号分别与至少一个独立阈值电压信号和m个公用阈值电压信号比较，获得比较结果信号。

图1中，DAC单元包括3个独立输出端(分别为独立输出端1、独立输出端2、独立输出端3)、1个公用输出端(公用输出端1)，DAC单元通过独立输出端1输出独立阈值电压信号1，通过独立输出端2输出独立阈值电压信号2，通过独立输出端3输出独立阈值电压信号3，通过公用输出端1输出公用阈值电压信号1。

结合图1，每一路信号通道包括一个独立输入端和一个公用输入端(仅为示例)，一端接收独立阈值电压信号，另一端接收公用阈值电压信号。例如：信号通道2的一端接收独立输出端2输出的独立阈值电压信号，信号通道2的另一端接收公用输出端1输出的公用阈值电压信号。

每一路信号通道用于接收经物体反射的回波信号，将本路电信号分别与独立阈值电压信号和公用阈值电压信号比较，输出独立阈值电压信号对应的比较结果信号和公用阈值电压信号对应的比较结果信号。比较结果信号用于确定物体的距离和反射率。例如，测量电路或测量装置根据独立阈值电压信号对应的比较结果信号和公用阈值电压信号对应的比较结果信号确定物体的距离和反射率。

示例性地，图2所示的DAC单元包括3个独立输出端(分别为独立输出端1、独立输出端2、独立输出端3)、2个公用输出端(公用输出端1、公用输出端2)，DAC单元通过3个独立输出端分别输出独立阈值电压信号V01、V02和V03，通过2个公用输出端分别输出公用阈值电压信号V1和V2。每路信号通道的2个公用输入端均与DAC单元的2个公用输出端一一对应连接。

可选地，每路信号通道可以包括相同数量的独立输入端，例如每路信号通道都包括n₁个独立输入端，那么对应地DAC单元需要n＝信号通道的数量×n₁个独立输出端，n₁为大于或等于1的整数。

或者，可选地，每路信号通道包括的独立输入端的数量可以不相同，每路信号通道包括的公用输入端的数量也可以不相同。如此，对于每路信号通道，可将电信号与不同数量的阈值电压信号进行比较，获得不同数量的比较结果信号，基于这些比较结果信号获得物体的距离和反射率，可进一步补偿不同信号通道之间的差异性，进一步提升探测量程和点云质量。

一些实施例中，m可以为2、3、或4，这样能够有较充足的档位数量，为了不造成过多的浪费，1≤m≤10。

在一些实施例中，信号通道包括至少一个独立比较单元和m个公用比较单元。至少一个独立比较单元中的每个独立比较单元包括第一输入端和第二输入端，第二输入端为至少一个独立输入端中的一个，m个公用比较单元中的每个公用比较单元包括第三输入端和第四输入端，第四输入端为m个公用输入端中的一个。每个独立比较单元的第一输入端用于接收电信号，每个公用比较单元的第三输入端用于接收电信号。

如此，每路通过公用比较单元将电信号与对应的公用阈值电压信号比较，获得对应的比较结果，通过独立比较单元将电信号与对应的独立阈值电压信号比较，获得对应的比较结果，基于这些比较结果信号获得物体的距离。例如，可以进一步确定这个信号通道得到的信号是噪声还是有效信号(例如这些比较结果表示电信号大于所有/某部分电压信号)，或进一步根据表示突破阈值的比较结果信号产生的时间与发射激光的时间之差再乘光速获得物体的距离。每个信号通道配置至少一个独立比较单元来调整独立阈值电压信号，可补偿不同信号通道的之间的环境造成的差异，提升探测量程和点云质量。

图3示出了一路信号通道，以信号通道包括1个独立比较单元和3个公用比较单元为例。独立比较单元包括第一输入端和第二输入端(第二输入端是独立输入端)，第二输入端与DAC单元的一个独立输出端连接，每个公用比较单元包括第三输入端和第四输入端(第四输入端是公用输入端)，接收单元与每个独立比较单元的第一输入端和每个公用比较单元的第三输入端连接。

可选地，信号通道还可以包括接收单元。接收单元与每个独立比较单元的第一输入端和每个公用比较单元的第三输入端连接。接收单元用于接收经物体反射的回波信号，并将回波信号转化为电信号，将电信号输出至每个独立比较单元的第一输入端和每个公用比较单元的第三输入端。

可选地，接收单元可以包括光电探测单元和放大单元，光电探测单元用于将回波信号转化为电信号后输出至放大单元，放大单元用于将电信号放大后输出。

例如，光电探测单元可以包括光电探测器(例如，硅光电倍增管(SiPM，siliconphoto multiplier)和采样电阻。

在一些实施例中，信号通道还包括至少两个时间数字转换器，本申请提供的测量电路还包括数据处理单元。其中，至少两个时间数字转换器与至少一个独立比较单元和m个公用比较单元一一对应，每个独立比较单元的输出端和每个公用比较单元的输出端连接对应的时间数字转换器的输入端，至少两个时间数字转换器中每个时间数字转换器的输出端连接数据处理单元。

可选地，对于一路信号通道，每个独立比较单元均将比较结果信号发给对应的时间数字转换器，时间数字转换器根据比较结果信号确定比较结果信号的前沿和后沿时间，并将前沿和后沿时间发给数据处理单元计算飞行时间和回波信号强度，确定物体与测距装置(或测量电路)的距离和物体的反射率信息。每个公用比较单元均将比较结果信号发给对应的时间数字转换器，时间数字转换器根据比较结果信号确定比较结果信号的前沿和后沿时间，并将前沿和后沿时间发给数据处理单元计算飞行时间和回波信号强度，确定物体与测距装置(或测量电路)的距离和物体的反射率信息。

在一些实施例中，本申请提供的测量电路还包括控制单元。控制单元用于根据当前环境信息控制DAC单元向每路信号通道发送至少一个独立阈值电压信号和m个公用阈值电压信号。

示例性地，控制单元用于根据当前环境信息确定阈值电压信息，并向DAC单元发送阈值电压信息。阈值电压信息包括每路信号通道对应的至少一个独立阈值电压信号，还可以包括m个公用阈值电压信号。当前环境信息可以指当前测量距离的周期对应的环境信息。

例如，控制单元根据信号通道1的当前环境信息，确定信号通道1对应独立阈值电压信号1和公用阈值电压信号1(假设每个信号通道包括一个独立输入端和一个公用输入端)，控制单元根据信号通道2的当前环境信息，确定信号通道2对应独立阈值电压信号2和公用阈值电压信号2，阈值电压信息包括信号通道1对应独立阈值电压信号1和公用阈值电压信号1、信号通道2对应独立阈值电压信号2和公用阈值电压信号2。DAC单元根据该阈值电压信息向信号通道发送对应的独立阈值电压信号和公用阈值电压信号。如此，可实现根据不同信号通道的环境实时调整阈值电压信号，实时滤除当前环境信息因素导致的噪点，实时改善点云质量。

可选地，当前环境信息包括但不限于如下一项或多项：扫描角度、太阳光或环境光产生的光噪声的大小、信号通道电噪声的大小、光电探测器的温度和不同信号通道之间的器件硬件随着周边电磁干扰或者温度产生误差带来的差异(例如电阻值、电容值、电感值)。

在一些实施例中，DAC单元还用于基于测量距离的周期，更新至少一个独立阈值电压信号和/或m个公用阈值电压信号。可选地，更新前的独立阈值电压信号与更新后的独立阈值电压信号可以相同或不同，更新前的公用阈值电压信号与更新后的公用阈值电压信号可以相同或不同。

例如，DAC单元还用于在每一个(或每两个，对此不限定)测量距离的周期，更新一次至少一个独立阈值电压信号和/或m个公用阈值电压信号。

一些实施例中，阈值电平的设置是通过慢速DAC，阈值电平设置的响应速度慢，不能在一个测量距离的周期实时调整阈值电平，从而不能快速的滤除复杂场景下产生的噪点。在每一个测量距离的周期，更新一次至少一个独立阈值电压信号和/或m个公用阈值电压信号，可实现根据不同信号通道的环境实时快速地调整阈值电压信号，实时快速地滤除上述因素导致的噪点，实时改善点云质量。

在每个测量距离的周期内，DAC单元的输出能刷新一次。例如，测量装置的最快测量距离的周期对应的频率是360kHz，DAC单元的输出速率是400kHz，即可满足。

可选地，控制单元还用于控制DAC单元在每一个(或每两个，对此不限定)测量距离的周期内，更新一次至少一个独立阈值电压信号和/或m个公用阈值电压信号。

示例性地，控制单元用于根据当前环境信息和测量距离的周期，控制DAC单元向每路信号通道发送至少一个独立阈值电压信号和m个公用阈值电压信号。例如，控制单元根据当前环境信息确定阈值电压信息，控制DAC单元在下一个测量距离的周期根据阈值电压信息，更新至少一个独立阈值电压信号和/或m个公用阈值电压信号。如此，可实现根据不同信号通道的环境实时快速地调整阈值电压信号，实时快速地滤除上述因素导致的噪点，实时改善点云质量。

可选地，如果只更新公用阈值电压，那么独立阈值电压信号可以是固定的预设的电压值；如果只更新独立阈值电压信号，那么公用阈值电压信号可以是固定的预设的电压值，当然可以两种阈值电压均更新。

可选地，控制单元连接DAC单元。可选地，控制单元还可以连接数据处理单元，数据处理单元将获得的距离信息和反射率信息发给控制单元，控制单元将距离信息和反射率信息打包给到上位机输出点云。

可选地，数据处理单元与控制单元可以合并为一个单元，如数控单元，数控单元连接DAC单元，还可以连接时间数字转换器。

可选地，数据处理单元、控制单元、至少一个独立比较单元、m个公用比较单元和至少两个时间数字转换器都集成在一片芯片中。或，数控单元、至少一个独立比较单元、m个公用比较单元和至少两个时间数字转换器都集成在一片芯片中。例如FPGA芯片。

图4展示了采用FPGA芯片的一路信号通道的示例，一路信号通道包括光电探测单元100、放大单元200，光电探测单元100可以通过光电探测器101和采样电阻102将回波信号转化为电信号，电信号经过放大单元200之后输入至FPGA芯片300的LVDS接口，利用FPGA芯片的LVDS接口设置比较器，从而进行阈值比较。

图5示出了经过放大单元200放大的信号波形示意图，以光电探测单元100中的硅光电倍增管接负压(也可以接正压)为例，当硅光电倍增管导通时会产生一个向下的负压脉冲，即图5的波形是向下的脉冲状。放大单元200的放大倍数可以是10倍以上，具体倍数根据接收链路的带宽和总体增益确定，放大单元200可以由运算放大器构成，例如OPA855等，也可以由可变增益放大器构成。

图5展示了几个阈值电压V1、V2、V3、V4。用四个比较器，将同一个放大后的脉冲信号与这四个阈值电压比较。每个比较器得到一个高电平或低电平的电平信号，例如超过了该比较器对应的阈值电压，则比较器输出低(或高)电平的脉冲信号。如果脉冲信号的信号幅值足够大，可以最多触发4个比较器输出低(或高)电平的脉冲信号；如果脉冲信号幅值太小，可以触发1个设置了最小阈值电平的比较器输出低(或高)电平的脉冲信号，其他3个比较器不输出低(或高)电平的脉冲信号，保持高(或低)电平；如果接收通道1的脉冲信号足够小，4个比较器保持高电平。

结合图5、图6，每个阈值可以产生对应比较信号的上升沿和下降沿，上升沿和下降沿就是关于回波信号的2个时间点，4个阈值可以采集8个点，这样产生的关于回波信号的信息更丰富，可以更准确地判断信号的强弱，识别目标物体的反射率大小，提升物体的反射率精度。

在得到目标物体的距离和反射率信息后，(可以由数据处理单元的处理算法或其他能够运行处理算法的结构的处理算法)处理算法根据目标物体距离的连续性和反射率信息可以滤除目标物体周围的噪点，提升点云的质量。

图7展示了多路信号通道的示意图，所有信号通道的放大单元输出端都可以接到同一个FPGA芯片300，这个FPGA芯片设置有足够数量的LVDS比较器，与所有信号通道的所有比较阈值对应。

图8展示了FPGA芯片对应连接的2路信号通道的框图示例，图9展示了16路信号通道的示例，光电探测单元和放大单元作为接收单元，本申请中的信号通道也可称为接收通道，如图8：

接收单元1输出的电信号进入LVDS比较器1～4，4个LVDS比较器的公用输入端接收相同的电信号，独立输入端接收4档阈值电压信号，分别是V1、V2、V3、V4。V1～V4由DAC单元产生。

LVDS比较器1将接收的电信号与V1进行比较，如果接收通道1的电信号电平小于V1的阈值电平，LVDS比较器1就输出低电平，否则就输出高电平。同理，LVDS比较器2将接收的电信号与V2进行比较，如果接收通道1的信号电平小于V2的阈值电平，LVDS比较器2就输出低电平，否则就输出高电平，另外2个LVDS比较器3和LVDS比较器4输出方式与LVDS比较器1类似，不一一阐述。

类似地，接收单元2输出的电信号进入LVDS比较器5～8，这4个LVDS比较器所接入的阈值电压信号分别是V5、V2、V3、V4，如图8所示，V1是信号通道1的独立使用的阈值电压信号，V5是信号通道2的独立阈值电压信号，V2～V4是信号通道1和信号通道2公用的阈值电压信号。

结合图5，将未有回波信号时放大单元输出的电位视为基准电压值，本示例中独立阈值电压信号的电压值小于基准电压值且最接近基准电压值，基准电压值与至少一个独立阈值电压信号的电压值的差均小于基准电压值与m个所述公用阈值电压信号的电压值的差。因为最低档是最接近底噪的，每个通道的底噪会有区别，需要独立调整。

上述LVDS比较器作为比较单元，一个LVDS比较器作为独立比较单元和3个LVDS比较器作为3个公用比较单元。

独立比较单元和公用比较单元还可以是其他数量的，对应m个公用输出端则有m个公用比较单元。

图8中，每个LVDS比较器输出到时间数字转换器TDC，时间数字转换器计算脉冲发生的时间，然后时间数字转换器把数据传输给数据处理单元，数据处理单元计算出目标物体的距离(通过光束发射和接收的时间差来计算光的飞行时间，从而计算距离)。

为了设置DAC单元的输出，可以由控制单元连接到DAC单元，控制单元根据当前环境信息，控制DAC单元在下一个测量距离的周期完成阈值调整，实现实时快速的阈值调整，从而可以实时的滤除上述因素导致的噪点，改善点云质量。例如当前周期的环境光增强，则增强阈值。

LVDS比较器、TDC、数据处理单元和控制单元都可以在FPGA芯片内部实现，可以根据通道数量的多少配置LVDS比较器、TDC和数据处理单元的数量，配置灵活，不需要额外增加外部器件的数量，只需要通过逻辑代码改变配置就可实现，简单灵活。

DAC单元内的DAC芯片数量也可以按需要设置，例如选用支持输出4个阈值电平的DAC，那么5个DAC芯片就可以满足图9中16通道、4档阈值。可见，公用阈值电压信号的使用大大减少了DAC的数量，在性能和成本上取得平衡。

基于上述实施例，本申请实施例还提供一种测量装置，测量装置可以是激光雷达等能够测量距离的设备，测量装置包括本申请上述任一种可能实现方式所示的测量电路。可选地，测量装置还可以包括发射单元，发射单元用于发射脉冲激光。可选地，还可以包括扫描单元，扫描单元用于改变脉冲激光的方向。

图10展示了一种测量装置400，包括上述的16通道接收单元420、DAC单元440和FPGA芯片300，还包括发射单元410、扫描单元430。发射单元410发射脉冲激光，波长为905nm，有4个(仅为示例)发射通道同时发射窄脉冲激光。4个通道同时发射的窄脉冲激光，脉冲宽度5ns，打到目标物体上反射回来的脉冲激光一部分被接收单元420的SiPM接收，转换成电信号再放大后，进入FPGA芯片300完成信号的采样和处理，计算目标物体的距离和反射率信息。

扫描单元430由棱镜和振镜组成，可以改变发射单元410发射的脉冲激光的方向，棱镜改变脉冲激光的水平方向的指向，振镜改变脉冲激光的垂直方向的指向，棱镜和振镜的组合可以实现脉冲激光的水平和垂直方向的二维扫描，从而实现测量装置400的三维点云测量和显示。

以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种测量电路，其特征在于，包括数字模拟转换器DAC单元和至少两路信号通道；

所述DAC单元包括n个独立输出端和m个公用输出端，所述至少两路信号通道中的每路信号通道包括至少一个独立输入端和m个公用输入端，每路所述信号通道的所述至少一个独立输入端中的每个独立输入端与所述DAC单元的所述n个独立输出端中的一个独立输出端连接，每路所述信号通道的每个独立输入端连接的独立输出端均不相同，每路所述信号通道的所述m个公用输入端与所述DAC单元的所述m个公用输出端一一对应连接；其中，n≥信号通道的数量，m≥1；

所述DAC单元用于向与所述n个独立输出端连接的独立输入端分别发送独立阈值电压信号，向与所述m个公用输出端连接的公用输入端发送公用阈值电压信号；

每路所述信号通道用于接收经物体反射的回波信号，将所述回波信号转化为电信号，用于通过所述至少一个独立输入端接收至少一个所述独立阈值电压信号，用于通过所述m个公用输入端接收m个所述公用阈值电压信号，将根据所述电信号分别与至少一个所述独立阈值电压信号和m个所述公用阈值电压信号比较，获得比较结果信号。

2.如权利要求1所述的测量电路，其特征在于，所述DAC单元还用于基于测量距离的周期，更新所述至少一个独立阈值电压信号和/或所述m个公用阈值电压信号。

3.如权利要求1所述的测量电路，其特征在于，每路所述信号通道包括至少一个独立比较单元和m个公用比较单元；所述至少一个独立比较单元中的每个独立比较单元包括第一输入端和第二输入端，所述第二输入端为所述至少一个独立输入端中的一个，所述m个公用比较单元中的每个公用比较单元包括第三输入端和第四输入端，所述第四输入端为所述m个公用输入端中的一个；

每个所述独立比较单元的所述第一输入端用于接收所述电信号，每个所述公用比较单元的所述第三输入端用于接收所述电信号。

4.如权利要求3所述的测量电路，其特征在于，每路所述信号通道还包括接收单元；所述接收单元与每个所述独立比较单元的第一输入端和每个所述公用比较单元的第三输入端连接；

所述接收单元用于接收所述经物体反射的回波信号，并将所述回波信号转化为所述电信号，将所述电信号输出至每个所述独立比较单元的第一输入端和每个所述公用比较单元的第三输入端。

5.如权利要求1-4中任一项所述的测量电路，其特征在于，所述测量电路还包括数控单元；所述数控单元用于根据当前环境信息控制所述DAC单元向每路所述信号通道发送至少一个所述独立阈值电压信号和m个所述公用阈值电压信号，所述数控单元连接所述DAC单元。

6.如权利要求3或4所述的测量电路，其特征在于，每路所述信号通道还包括至少两个时间数字转换器，所述至少两个时间数字转换器与所述至少一个独立比较单元和所述m个公用比较单元一一对应；

所述测量电路还包括数控单元；

每个所述独立比较单元的输出端和每个所述公用比较单元的输出端连接对应的时间数字转换器的输入端，所述至少两个时间数字转换器中每个时间数字转换器的输出端连接所述数控单元。

7.如权利要求6所述的测量电路，其特征在于，所述数控单元、所述至少一个独立比较单元、所述m个公用比较单元和所述至少两个时间数字转换器都集成在一片芯片中。

8.如权利要求1-4中任一项所述的测量电路，其特征在于，每路所述信号通道中，基准电压值与所述至少一个独立阈值电压信号的电压值的差均小于所述基准电压值与所述m个所述公用阈值电压信号的电压值的差，所述基准电压值是根据不存在所述回波信号时所述信号通道获得的信号的电压值确定的。

9.如权利要求1-4中任一项所述的测量电路，其特征在于，每路所述信号通道包括n₁个独立输入端，n＝信号通道的数量×n₁，n₁为大于或等于1的整数。

10.如权利要求1-4中任一项所述的测量电路，其特征在于，m＝2，3或4。

11.一种测量装置，其特征在于，包括权利要求1-10中任意一项所述的测量电路。