[发明专利]接收器、激光测距设备及点云图像生成方法

说明书

本申请实施例提供一种本申请实施例提供的接收器、激光测距设备及点云图像生成方法，应用于激光测距场景，如自动驾驶中的车辆与障碍物之间距离的检测等场景。该接收器包括接收光学模组、背景光测量模组、处理器、偏置电压源第一探测器和第一TIA。接收光学模组将接收到的返回光分第一路光和第二路光。背景光测量模组消除自身暗电流的影响，并过滤掉第一路光中的信号光，从而获取到第一电压。处理器基于该第一电压确定出第一探测器的偏置电压。该过程中，通过对返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光进行采样、测量从而确定出偏置电压，并实时补偿第一探测器的偏置电压，实现调节第一探测器的灵敏度的目的。

技术领域

本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种接收器、激光测距设备及点云图像生成方法。

背景技术

激光雷达(lidar)是一种利用飞行时间(time of flight，TOF)等进行非接触式扫描测距的设备，具有速度快、抗光电干扰能力强、测量范围广等优点，因而得到广泛的应用。当激光雷达应用于自动驾驶车辆时，激光雷达通过感知周边环境并向自动驾驶车辆提供高精度的三维点云图像。

通常情况下，激光雷达包括激光器、探测器、发射光学模组、接收光学模组、信号控制单元、信号处理单元等。测距过程中，信号控制单元控制激光器发射高功率脉冲，该高功率脉冲经由发射光学模组校正后打在目标对象上，并被目标对象返回给接收光学模组。接收光学模组接收返回光并将返回光汇聚到探测器的感光面上，探测器将返回光转换为电流信号，该电流信号被转换成电压信号后输入至信号处理器。信号处理器根据该电压信号生成三维点云图像，进而根据该三维点云图像确定出目标对象与自动驾驶车辆之间的距离等信息。其中，探测器主要包括雪崩二极管(avalanche photodiode，APD)等。为了避免APD被雪崩击穿，通常在APD上串接一个限流电阻，利用限流电阻分压，从而降低APD上的电压。另外，考虑到激光雷达所处环境复杂，要求车规级的激光雷达内部元器件能够适应-40℃-125℃的温度范围。当温度升高时，激光器峰值波长会发生红移，导致激光器峰值波长存在约46纳米(nm)的漂移。这就要求罩在激光器上的滤波罩允许通过的光的波长范围较大，比如845nm-925nm。滤波罩允许通过的波长范围称之为激光雷达的光带宽。

利用激光雷达测距时，不可避免的会受到背景光的干扰。背景光功率与激光雷达的光带宽正相关，背景光功率越强，则限流电阻上的压降越大，导致APD上的电压降低，进而导致APD上产生的光电流减小。这种现象称为APD灵敏度降低的现象，这种现象会降低激光雷达的测距能力。因此，如何在背景光下补偿APD的灵敏度实为急待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种接收器、激光测距设备及点云图像生成方法，通过向第一探测器提供准确的偏置电压，以解决第一探测器的灵敏度降低的问题，进而提升激光测距设备的测距能力。

第一方面，本申请实施提供一种接收器，包括：接收光学模组、背景光测量模组、处理器、偏置电压源、第一探测器和第一互阻放大器TIA。其中，接收光学模组，用于将目标对象反射的返回光分束为第一路光和第二路光，返回光包括信号光和背景光。背景光测量模组，用于接收第一路光，并输出第一路光中的背景光的第一电压。处理器，用于根据第一电压，确定第一探测器的偏置电压。偏置电压源，用于向第一探测器提供偏置电压。第一探测器，用于接收第二路光，在偏置电压的作用下将第二路光转换为第一电流。第一TIA，用于将第一电流转换为第二电压。处理器，还用于根据第二电压生成目标对象的点云图像。该过程中，通过对返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光进行采样、测量从而确定出返回光中背景光的第一电压，根据第一电压确定出第一探测器的偏置电压，并实时补偿第一探测器的偏置电压，实现调节第一探测器的灵敏度的目的。