[发明专利]激光雷达的接收机装置及激光雷达

说明书

本发明提供一种激光雷达的接收机装置及激光雷达。本发明的技术领域是激光雷达，特别是关于激光雷达的接收机装置。该激光雷达的接收机装置包含：光检测器阵列模块；连接至该光检测器阵列模块的时钟信号模块，包含多个时间数字转换器；以及连接至该时钟信号模块的接收机控制模块，其中上述的接收机装置设置在单一个封装体内。本发明的技术要点在于：接收机装置设置在单一个封装体内，降低激光雷达接收端系统的开发难度和系统成本，提供系统的集成度从而实现系统的小型化。

技术领域

本发明关于激光雷达，特别是关于激光雷达的接收机装置。

背景技术

激光雷达是一种非接触主动光学测距系统，稳定可靠对目标物体在空间内距离，大小以及强度等信息进行测量。在汽车无人驾驶，以及机器人三维视觉等领域中，激光雷达可以提供高分辨的点云数据(point cloud data)和三维场景重建的功能，并不会受到外界因素的影响，如昼夜、温度、环境、以及天气等。

传统激光雷达系统设计，特别是接收机需要采用多款芯片。这些芯片在一个接收端系统中协同合作，从而实现物体的三维测距功能。多芯片激光雷达接收机方案的设计复杂、成本高昂、体积庞大、以及可靠性低。

所以设计一种专业用于激光雷达，具有极高集成度的激光雷达接收机系统芯片可以大大降低系统开发的复杂度和系统成本，为激光雷达系统小型化和量产化提供可靠的接收机方案。

发明内容

本发明的目的：提供一种激光雷达的接收机装置，降低激光雷达接收端系统的开发难度和系统成本，提供系统的集成度从而实现系统的小型化。

为实现上述目的，根据本发明采用的一种技术方案：一种激光雷达接收机装置，芯片设计集成了(1)单光子检测器阵列，每个阵列元包括了单光子检测器、淬火与复位电路、相干判决电路、以及读出电路(2)时间数字转换器阵列，包括了时间数字转换模块、时钟产生模块、以及时钟分配模块(3)数字控制模块，包括了数据存储模块、数字信号处理模块、时序控制模块、以及芯片接口模块。

根据本申请的一种技术方案，提供一种激光雷达的接收机装置，其包含：光检测器阵列模块以接收激光回波，该光检测器阵列模块包含多个光检测器，每一个该光检测器用于根据所接收的该激光回波产生触发信号；连接至该光检测器阵列模块的时钟信号模块，包含多个时间数字转换器，每一个时间数字转换器用于接收表示激光发射的起始信号、来自该光检测器的该触发信号作为终止信号、以及高速时钟信号，利用该高速时钟信号做为基准来计算该终止信号与该起始信号的时间差，以及产生时间差数字信号；以及连接至该时钟信号模块的接收机控制模块，包含：时序控制模块，用于产生该起始信号；存储模块，用于接收来自该多个时间数字转换器所输出的时间差数字信号，并且存储为相应的多个时间差值；连接至该时序控制模块与该存储模块的处理模块，用于在收到时序控制模块的指令后，根据该多个时间差值产生多个距离信息；以及连接至该处理模块的接口模块，用于将该多个距离信息传送出去，其中上述的接收机装置设置在单一个封装体内。

在该技术方案中，为了提供高可靠性、低成本、以及小型化的接收机解决方案，其中上述的接收机装置设置在单一芯片上。

在该技术方案中，为了简化时间数字转换器的设计，其中该触发信号为电压数字信号。

在该技术方案中，为了提高激光雷达的侦测速度与效能，其中上述的光检测器更包含：单光子检测器，用于接收该激光回波，以产生该触发信号；连接至该单光子检测器的淬火与复位电路，用于当该触发信号产生之后，将该单光子检测器进行复位以等待下次的触发；以及读出电路，用于将该触发信号传送至相应的该时间数字转换器。

在该技术方案中，为了减少噪讯干扰，其中上述的光检测器更包含：连接至该单光子检测器的相干判决电路，用于当该触发信号产生之后，判断是否为噪讯所触发，当判断不是噪讯触发时，将该触发信号传送至读出电路。