CN115704904B - 激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光雷达系统，包括：发射模组，用于发射多路激光脉冲序列，所述多路激光脉冲序列中包含至少一路第一激光脉冲序列，所述第一激光脉冲序列与激光发射单元一一对应；接收模组，用于接收所述多路激光脉冲序列的回波信号。本申请实施例通过提供多路激光脉冲序列，实现更宽地探测视场，且至少一路与激光发射单元对应的第一激光脉冲序列，可以实现长距离探测。

Description

激光雷达系统

技术领域

本申请实施例涉及激光雷达技术，尤其涉及一种激光雷达系统。

背景技术

激光雷达(LIDAR)通过向目标物体发射激光光束并接收从目标物体反射的光束来测量目标物体的位置、速度等信息。对于高级别自动驾驶需求，激光雷达是必需装配的设备。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种激光雷达系统。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种雷达系统，包括：

发射模组，用于发射多路激光脉冲序列，所述多路激光脉冲序列中包含至少一路第一激光脉冲序列，所述第一激光脉冲序列与激光发射单元一一对应；

接收模组，用于接收所述多路激光脉冲序列的回波信号。

在一个实施例中，所述第一激光脉冲序列用于探测中间视场或感兴趣区域。

在一个实施例中，所述多路激光脉冲序列中还包含至少两路第二激光脉冲序列，其中，一个激光发射单元分光得到所述至少两路第二激光脉冲序列。

在一个实施例中，所述至少两路第二激光脉冲序列用于探测所述第一激光脉冲序列探测视场的周边视场。

在一个实施例中，所述第一激光脉冲序列和所述第二激光脉冲序列之间的发射时序不相同。

在一个实施例中，所述激光发射模组还包括：

MEMS振镜，用于根据驱动电压的频率、峰值、不同扫描位置段的斜率的至少之一，调节扫描图形。

在一个实施例中，所述激光发射模组还包括：

扩束模组，至少包括第一级扩束镜组和第二级扩束镜组；用于对所述MEMS振镜反射的激光脉冲序列进行非均匀扩束。

在一个实施例中，所述接收模组包括多个接收单元，每个接收单元用于接收一路激光脉冲序列，所述接收至少包括跨阻放大器阵列和光电传感器阵列，所述跨阻放大器阵列与所述光电传感器阵列层叠设置，所述跨阻放大器与所述光电传感器通过焊球连接。

在一个实施例中，所述跨阻放大器阵列包括N×M个跨阻放大器和第一控制电路；所述第一控制电路，被配置为根据接收到的第一控制信号使能所述N×M个跨阻放大器中的至少一个跨阻放大器；N为大于或等于2的整数，M为大于或等于2的整数。

在一个实施例中，所述第一控制信号包括第一行信号和第一列信号；所述第一控制电路，被配置为根据所述第一行信号和所述第一列信号，使能对应的跨阻放大器。

在一个实施例中，所述接收单元中的一部分冗余设置，用于覆盖相同的接收视场。

在一个实施例中，所述接收模组还包括：信号选择电路；

所述信号选择电路用于从所述冗余设置的接收单元中选取有效信号。

在一个实施例中，所述发射模组和所述接收模组以非同轴方式设置，且以水平方式分布。

本申请实施例的激光雷达系统，通过提供多路激光脉冲序列，实现更宽地探测视场，且至少一路与激光发射单元对应的第一激光脉冲序列，可以实现长距离探测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例的雷达系统的组成结构示意图；

图2为本申请实施例的雷达系统的另一组成结构示意图；

图3为本申请实施例的光纤激光器分束结构示意图；

图4为本申请实施例的扩束模组的结构示意图；

图5为本申请实施例的MEMS振镜的结构示意图；

图6为本申请实施例的接收光学模组的结构示意图；

图7为本申请实施例中的一种跨阻放大器阵列的示意图；

图8为本申请实施例中的一种跨阻放大器的示意图；

图9为本申请实施例中的另一种跨阻放大器的示意图；

图10为本申请实施例的接收模组的坏点分布示意图；

图11为本申请实施例的冗余接收模组的坏点分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图，详细阐明本申请实施例技术方案的实质。

图1为本申请实施例激光雷达系统的组成结构示意图，如图1所示，本申请实施例的激光雷达系统包括：

发射模组，用于发射多路激光脉冲序列，多路激光脉冲序列中包含至少一路第一激光脉冲序列，第一激光脉冲序列与激光发射单元一一对应；

接收模组，用于接收多路激光脉冲序列的回波信号。

在本实施例中，激光发射模组可以包括多个激光发射单元，全部激光发射单元形成的子视场拼接得到激光雷达系统的完整发射视场。激光发射单元的光可以单独用于形成一个子视场，该种类型的激光发射单元发出的为第一激光脉冲序列。

在本实施例中，激光发射模组可以全部为第一激光脉冲序列，也可以部分为第一激光脉冲序列，在本实施例不做具体限定。

在本实施例中，激光发射单元可以为激光二极管、半导体激光器，光纤激光器等，激光器波长可以为850nm，905nm、940nm、1064nm、1550nm等。在本实施例中不对激光发射单元的类型和波长进行限定。当激光发射单元采用1550nm的光纤激光器时，由于波长为1550nm的激光对于人眼的玻璃体是不透明的，不会对人眼的视网膜造成伤害，因此人眼对于1550nm波长的激光具有更高的耐受度。因此激光发射单元可以采用更高的峰值功率，因此探测距离更远。

本实施例中，第一激光脉冲序列可以用于探测中间视场或感兴趣区域。

在具体实施过程中，例如将激光雷达系统应用在自动驾驶车辆上时，通常激光雷达的中间视场要求的探测距离更远，分辨率更高。对于探测视场中的感兴趣区域也有类似的需求，感兴趣区域可以根据实际的应用需求确定。在中间视场或感兴趣区域使用与激光发射单元异议对应的第一激光脉冲序列，由于没有经过分光，因此，功率更大，从而实现更远的探测距离和更高的分辨率。

本实施例提供的激光雷达系统，所述多路激光脉冲序列中还包含至少两路第二激光脉冲序列，其中，一个激光发射单元分光得到所述至少两路第二激光脉冲序列。所述至少两路第二激光脉冲序列用于探测所述第一激光脉冲序列探测视场的周边视场，即对非感兴趣区域或第一激光脉冲序列的周边视场进行探测。

在本实施例中，第二激光脉冲序列指的是经过分光得到的脉冲序列，用于形成第二激光脉冲序列的激光发射单元的数量可以是一个，也可以是多个。

以第一激光发射单元分光后得到第二激光脉冲序列a和第二激光脉冲序列b。第二激光发射单元发射第一脉冲序列c为例。如果各脉冲序列形成的子视场按照上下排列，则完整的发射视场从上到下可以分别为：脉冲序列a形成的子视场，脉冲序列c形成的子视场，脉冲序列b形成的子视场。当然，也可以按照其他方式组合形成完整视场。

当然，激光雷达系统还可以包括第三激光发射单元，分光得到第二激光脉冲序列d、第二激光脉冲序列e。脉冲序列a、b、c、d、e形成的子视场排列组合形成完整视场。

通过将单个激光发射单元分光得到多路第二激光脉冲序列，每路第二激光脉冲序列可以分别探测一个子视场，因此，能够节约激光发射单元数量，从而节约成本。

作为一示例，至少两路第二激光脉冲序列对应于单个激光发射单元，所述单个激光发射单元包括激光发射源和光耦合单元，所述光耦合单元将所述激光发射源发射的激光脉冲序列分束形成所述至少两路第二激光脉冲序列。光耦合单元可以根据预设的分光比，得到不同功率的至少两路第二激光脉冲序列，以满足不同的探测需求。

本申请实施例中，至少两路第二激光脉冲序列可以用于探测第一激光脉冲序列探测视场的周边视场。。

本实施例中，由于第二激光脉冲序列是由单个激光发射单元分光得到的，因此功率更低。而通常对于激光雷达边缘视场或者非感兴趣区域，对于探测距离和分辨率要求相对更低。因此，可以使用第二激光脉冲序列探测激光雷达边缘视场或者非感兴趣区域。

作为本实施例的一个具体实施方式，以包含一路第一激光脉冲序列和两路第二激光脉冲序列的激光雷达系统为例。第一激光脉冲序列用于探测中间视场，两路第二激光脉冲序列分别用于探测中间视场的上、下视场或者左、右视场。或者，第一激光脉冲序列用于探测感兴趣区域，两路第二激光脉冲序列分别用于探测感兴趣区域的周边视场。

作为本实施例的一个可选实施方式，可以将所述第一激光脉冲序列和所述第二激光脉冲序列之间的发射时序配置为不相同。

由于第二激光脉冲序列探测的是第一激光脉冲序列的周边视场，将第一激光脉冲序列和所述第二激光脉冲序列之间的发射时序配置为不相同，可以避免视场之间相互干扰。

进一步地，第一激光发射单元和第三激光发射单元发出的时序也可以不相同，防止在形成的子视场相邻时形成干扰。

进一步地，所述第一激光脉冲序列和所述第二激光脉冲序列之间具有固定的发射时序间隔。

在本实施例中，所述激光发射模组还包括：MEMS振镜，用于根据驱动电压的频率、峰值、不同扫描位置段的斜率的至少之一，调节扫描图形。对MEMS扫描图形的控制，可以进一步使得激光雷达的视场满足预设需求，例如，使MEMS振镜形成的视场更均匀，探测范围更广，提高点云分辨率和有效分布区域。

在本实施例中，所述激光发射模组还包括：

扩束模组，至少包括第一级扩束镜组和第二级扩束镜组；用于对所述MEMS振镜反射的激光脉冲序列进行非均匀扩束。

作为一种实现方式，所述第一级扩束镜组和所述第二级扩束镜组的焦距从中心到边缘由大到小渐变；所述第一级扩束镜组和所述第二级扩束镜组的扩大倍率与距中心位置的距离之间呈递增的对应关系。这样，通过扩束模组对MEMS振镜反射的激光脉冲序列进行，使MEMS振镜反射的激光脉冲序列具有更宽广的视场，使激光雷达系统的扫描角度更大。进一步地，通过非均匀扩束，可以在视场中的不同位置形成不同疏密的光线。

在本实施例中，所述接收模组包括多个接收单元，每个接收单元用于接收一路激光脉冲序列，所述接收模组至少包括跨阻放大器阵列和光电传感器阵列，所述跨阻放大器阵列与所述光电传感器阵列层叠设置，所述跨阻放大器与所述光电传感器通过焊球连接。所述跨阻放大器阵列包括N×M个跨阻放大器和第一控制电路；所述第一控制电路，被配置为根据接收到的第一控制信号使能所述N×M个跨阻放大器中的至少一个跨阻放大器；N为大于或等于2的整数，M为大于或等于2的整数。其中，所述第一控制信号包括第一行信号和第一列信号；所述第一控制电路，被配置为根据所述第一行信号和所述第一列信号，使能对应的跨阻放大器。通过跨阻放大器阵列的选通功能，可以有选择性地对扫描视场进行控制，如仅开启中心区域的激光器，对中心视场进行扫描测距，边缘区域的视场关闭，避免边缘区域对中心视场扫描造成干扰，使激光雷达系统更省电。

在本实施例中，所述接收单元中的一部分冗余设置，用于覆盖相同的接收视场。

所述接收模组还包括：信号选择电路；所述信号选择电路用于从所述冗余设置的接收单元中选取有效信号。

通过冗余设置接收单元，可以对同一路激光脉冲序列的回波信号进行接收，当其中的接收单元中的扫描视场出现坏点时，可以采用冗余接收单元所接收的相同扫描视场中的扫描数据，替代接收单元中出现的坏点。通过冗余接收单元的设置，大大提升了激光雷达系统的可靠性。

本申请实施例中，所述发射模组和所述接收模组以非同轴方式设置，且以水平方式分布。由此降低激光雷达成品的高度。

以下详细说明本申请实施例的激光雷达系统的具体结构。

图2为本申请实施例的雷达系统的另一组成结构示意图，如图2所示，本申请实施例的激光雷达系统还包括MEMS振镜，可以驱动电压的频率、峰值、不同扫描位置段的斜率的至少之一，调节扫描图形。

如图2所示，本申请实施例的发射模组可以包括多个激光发射单元，如图2所示的激光发射单元1，激光发射单元2，激光发射单元3，激光发射模组配合MEMS振镜用来构建动态的发射视场。对应地，所述接收模组至少包括接收光学模组和光电探测器单元，其中，所述接收光学模组包括设置于回波信号光路上的双面凸透镜和单平面凸透镜，使不同方位的回波信号被所述接收光学模组接收，并投射到对应位置的光电探测器单元。

作为一种示例，可以选用激光发射单元2发射的激光脉冲序列作为中心视场或感兴趣区域视场，而激光发射单元1和激光发射单元3位于激光发射单元2的左右两侧，激光发射单元1和激光发射单元3发射的激光脉冲序列时序相同，其对应的视场也位于中心视场的两侧。激光发射单元1和激光发射单元3也可以位于激光发射单元2的上下两侧。

作为一种示例，选用激光发射单元2发射的第一激光脉冲序列作为中心视场，而激光发射单元1和激光发射单元3发射的激光脉冲序列分别经耦合器进行分束，各自形成两路时序相同的激光脉冲序列，激光发射单元1的两路激光脉冲序列分别位于激光发射单元2发射的激光脉冲序列的左右两侧，而激光发射单元3的两路激光脉冲序列分别位于激光发射单元2发射的激光脉冲序列的上下两侧；或者，激光发射单元1的两路激光脉冲序列分别位于激光发射单元2发射的激光脉冲序列的左右两侧，而激光发射单元3的两路激光脉冲序列分别位于激光发射单元1的两路激光脉冲序列的左右两侧，也即位于激光发射单元2发射的激光脉冲序列的左右更外侧。

根据需要，可以选用两个激光发射单元分别反射的激光脉冲序列作为中心区域的激光视场，而边缘区域的视场由分光后的激光脉冲序列形成。

本申请实施例中，各路激光发射单元的出射功率，出射时间可以进行独立的控制。对于两个独立的激光发射单元，可以分别控制泵浦源的功率实现对出射激光功率的独立控制；通过控制驱动信号的触发时间来控制激光脉冲的出射时间。如图3所示，对于一路光纤激光器通过耦合器分束的激光发射单元而言，可以通过控制耦合器的分束比例来实现两路激光器的出射功率的控制；通过控制分束后光纤的发射长度来控制激光脉冲的出射时间。对于种子源的激光器而言，通过控制种子源的波长，可以控制产生的激光脉冲的波长。

在一些实施例中，发射模组中的激光发射单元发射的激光脉冲序列以固定周期进行发射，即激光发射单元发射的激光脉冲序列之间具有固定的时间间隔，脉冲序列周期可以设置为2.5微秒，一个脉冲对内包含两个脉冲，脉冲间隔为300ns，这里仅作为激光脉冲序列的一个示例，并非是限定。

如图2所示，接收光学模组中包括对应于激光发射单元的信号接收单元1、信号接收单元2和信号接收单元3，用来构建静态的接收视场。接收光学模组还包括数模转换单元，如图2所示可以包括数模转化单元1、数模转化单元2、数模转化单元3。

如图2所示，本申请实施例的激光雷达系统还包括处理单元，包括但不限于采用具有相关存储器和I/O接口，及外部供电和通信接口等。用于对激光信号形成的点云数据进行存储及相应的测距处理，以及，对上述的各激光发射单元及回波接收单元进行管理控制，实现激光雷达系统的正常功能运行。例如，处理单元可以通过ARM+FPGA架构的可编程片上系统来实现。

本申请实施例中，激光发射单元可以包括光纤激光器以及光束整形单元，其中，光纤激光器优选为1550nm波长的光纤激光器，该波长的激光信号对人眼的影响较小，因此车载使用的安全性更佳，且该波长的激光对长距测量更有效。本申请实施例中，光纤激光器中包括但不限于泵浦源、种子源、有源光纤、光隔离器、光耦合器、光合束器和波分复用器等。多路激光发射单元可以使用不同数量的光纤激光器来实现。

图4为本申请实施例的扩束模组的结构示意图，如图4所示，本申请实施例的扩束模组还可以包括但不限于一组伽利略式望远镜模组或者开普勒式望远镜组。

在一些实施例中，如图4所示，扩束模组为伽利略式扩束镜模组，伽利略式扩束镜模组包含一个凸透镜和一个凹透镜。发射激光单元发射的脉冲激光经过光路前级凸透镜的汇聚后，经过激光扫描单元如MEMS振镜的扫描后，以不同的入射角照射在凹透镜上，同时实现光束准直和出射角度扩大的功能，进而可以更小的角度分辨率实现更大角度的发射视场。通过调整凹透镜的面型，可以实现不同的放大系数的逐级分布，即可以实现均匀或者非均匀的角度扩大。凹透镜的面型的放大系数，可以从凹透镜的中心到边缘由小逐级变大，使入射的激光光束在扩束模组的中心区域的光束更密集，而位于边缘区域的激光光束较稀疏，通过对激光光束进行扩束，大大提升了激光雷达的视场。

图5为本申请实施例的MEMS振镜的结构示意图，如图5所示，激光扫描单元包括2D的MEMS振镜，驱动形式包括但不限于静电驱动、电磁驱动、压电驱动、热驱动、光驱动、形状记忆合金驱动和磁致伸缩驱动等。

一组激光发射单元以固定的入射角度入射到MEMS振镜的振动单元上，通过MEMS振镜的动态摆动，可以动态地调节入射激光的发射角度，进而实现对一束激光束的动态扫描，即实现一个固定的发射视场。同时，多组激光发射单元以设定好的不同角度入射到振镜的振动单元上，可以实现大范围的动态扫描，即实现多个发射视场的拼接。

当MEMS振镜的振动单元的调整方式是通过电压控制方式进行时，如前述的电磁驱动、压电驱动等调整方式中，可以通过调整所述MEMS振镜的x方向和/或y方向的控制电压的频率、峰值、不同扫描位置段的输入电压的斜率的至少之一，动态调节激光发射模组发射的至少一路激光脉冲序列的发射角度。

在一些实施例中，X，Y两轴的驱动力和驱动频率被设置为X和Y方向的摆动角度可分别进行调整。其中X方向的驱动电压的频率、峰值，Y方向的驱动电压的频率、峰值、不同扫描位置段的斜率。根据此设置，在固定激光发射频率的情形下，可以得到更均匀的扫描点图样。通过调整X，Y两轴的驱动电压的频率、峰值、不同扫描位置段的斜率可以实现不同的扫描图形。

本申请实施例的接收模组还包括滤光片和光电探测器阵列、跨阻放大器阵列、光电传感器阵列、通道选择电路及后端可调增益放大器电路等。本申请实施例中光电探测器阵列包括但不限于雪崩光电二极管阵列和单光子雪崩光电二极管阵列等。

如图6所示，本申请实施例的接收模组可以包括一个双面凸透镜和一个单面凸透镜。发射激光脉冲的不同角度的回波信号可以被光学接收模组投射至对应位置的光电探测器单元。例如，入射角0度的回波脉冲会被汇聚到光电探测阵列的中央位置，30度角入射的回波脉冲会被汇聚到光电探测阵列的边缘。同时配合后端的接收通道选择，可以实现对扫描状态的发射视场的动态接收。通过本申请实施例的接收模组的结构设计，可以利用一组光电探测器阵列实现对固定发射视场的接收。通过调整接收光学模组的双面凸透镜和单面凸透镜之间的距离及相对位置关系等，可以实现接收视场的动态调节。

本申请实施例的接收模组包括多个接收单元，每个接收单元用于接收一路激光脉冲序列，所述接收模组至少包括跨阻放大器阵列和光电传感器阵列，所述跨阻放大器阵列与所述光电传感器阵列层叠设置，所述跨阻放大器与所述光电传感器通过焊球连接。作为一种实现方式，所述跨阻放大器阵列包括N×M个跨阻放大器和第一控制电路；所述第一控制电路，被配置为根据接收到的第一控制信号使能所述N×M个跨阻放大器中的至少一个跨阻放大器；N为大于或等于2的整数，M为大于或等于2的整数。其中，所述第一控制信号包括第一行信号和第一列信号；所述第一控制电路，被配置为根据所述第一行信号和所述第一列信号，使能对应的跨阻放大器。

以下通过具体示例，进一步阐述本申请实施例的跨阻放大器阵列及视场选通的实现原理。

图7为本申请实施例中的一种跨阻放大器阵列的示意图，参见图7中实线所示，该跨阻放大器阵列30可以包括：N×M个跨阻放大器31(记为A_1M、A₂₁至A_2M、…、A_i1至A_iM、…、A_N1至A_NM)和控制电路A 32(如第二控制电路)；N的取值为大于或者等于2的整数，M取值为大于或者等于2的整数，N可以等于M，也可不等于M。

在本申请实施例中，控制电路A32，被配置为根据接收到的控制信号C(如第三控制信号)使能N×M个跨阻放大器中的一个或者多个跨阻放大器32。

在实际应用中，仍参见图7所示，控制电路A 32还包括：控制端，被配置为接收控制信号C。

在一些可能的实施方式中，由于跨阻放大器阵列30为N行M列的阵列，所以，上述控制信号C可以包括：行信号R和/或列信号L；相应的，控制端可以包括N个行输入端(可以记为IN_R1、IN_R2、…、IN_Ri、…、IN_RN)和M个列输入端(可以记为IN_L1、IN_L2、…、IN_Lj、…、IN_LM)。其中，行信号R可以由控制电路A 32的IN_R端输入，列信号L可以由控制电路A 32的IN_L输入。

进一步地，控制电路A 32还包括N×M个使能端(可以记为EN_1M、EN₂₁至EN_2M、…、EN_i1至EN_iM、…、EN_N1至EN_NM)。各个使能端与跨阻放大器阵列30中对应的跨阻放大器的使能端连接。

相应的，控制电路A 32可以被配置为根据R和L通过EN_ij向跨阻放大器阵列30中坐标为(i，j)的跨阻放大器的使能端发送使能信号，以使能该跨阻放大器，实现跨阻放大器的选通。

在一实施例中，每个行输入端上接收的行信号R可以为R₁、R₂、…、R_i、…、R_N，共N个信号；每个列输入端上接收的行信号L可以为L₁、L₂、…、L_j、…、L_M，共M个信号。如此，控制电路31可以根据接收到的控制信号C使能相应的一个或者多个跨阻放大器。

在另一实施例中，上述N个行输入端在节点A连接，上述M个列输入端在节点B连接。上述行信号可以为脉冲序列R＝(R₁、R₂、…、R_i、…、R_N)，上述列信号可以为脉冲序列L＝(L₁、L₂、…、L_i、…、L_M)。那么，控制电路A 302可以根据R和L的电平值，由一个或者多个使能端向一个或者多个跨阻放大器的使能端输出使能信号，以使能该跨阻放大器，实现跨阻放大器的选通。

当然，控制信号C还可以采用其他方式，相应的，控制电路A 302还可以采用模拟信号的其他选通方式，只要能够实现N×M选一或者N×M选多即可，本申请实施例不作具体限定。

在一些可能的实施方式中，参见图7中虚线所示，上述跨阻放大器阵列30还可以包括：选通电路33，选通电路33的输入端33a与N×M个跨阻放大器31的N个输出端31b连接；其中，选通电路33，被配置为根据接收到的选通信号S(即第二选通信号)选通N个输出端31b的至少一个输出端。

在一些可能的实施方式中，选通电路33的输出端33b的数量小于N，也就是说输出端33b小于输出端31b的数量。优选的，输出端33b的数量为4。

在一些可能的实施方式中，上述跨阻放大器阵列30中的一个跨阻放大器可以且不限于采用如下结构。

第一种结构，图8为本申请实施例中的一种跨阻放大器的示意图，参见图8所示，该跨阻放大器可以如上述实施例中所述的跨阻放大器1022，包括：运算放大器A、反馈电阻R_f以及反馈电容C_f。

第二种结构，图9为本申请实施例中的另一种跨阻放大器的示意图，参见图9所示，该跨阻放大器可以包括：跨阻放大电路51以及反馈电容网络52。其中，跨阻放大电路51与反馈电容网络52并联。反馈电容网络52能够根据接收到的不同控制信号配置不同电容值，以此动态地调整跨阻放大器的带宽，适配不同反射光的光强范围，进而提升跨阻放大器的检测性能。

应理解的，跨阻放大器51的输入端51a与反馈电容网络52的第一端52a连接，跨阻放大器51的输出端51b与反馈电容网络52的第二端52b连接。

在一些可能的实施方式中，跨阻放大电路51可以采用上述相关技术中的跨阻放大器1022实现，即跨阻放大电路51包括反馈电容电阻对。或者，跨阻放大电路还可以仅由运算放大器A和反馈电阻R_f组成，即跨阻放大电路51仅包括反馈电阻。当然，跨阻放大器还可以采用其他电路结构实现，本申请实施例对此不作具体限定。

进一步地，反馈电容网络52可以由至少一个反馈电容组成。示例性的，当跨阻放大电路51中包括反馈电容电阻对时，反馈电容网络52可以由一个或者多个反馈电容组成；当跨阻放大电路51中仅包括反馈电阻时，反馈电容网络52可以由多个反馈电容组成。

需要说明的是，反馈电容网络52中的多个反馈电容可以是并联的，也可以是串并联混合的。当然，反馈电容网络52中的反馈电容还可以采用任意的组合方式，本申请实施例对此不作具体限定。

可选的，反馈电容网络52中各个反馈电容的电容值可以为相同，或者，反馈电容网络52中各个反馈电容的电容值也可以不同。如此，反馈电容网络52通过选通不同的反馈电容，配置反馈电容网络的电容值(即等效电容值)。

优选的，每一个反馈电容的电容值可以均不相同，以进一步扩展跨阻放大器的带宽，提升跨阻放大器的检测性能。

示例性的，反馈电容网络52中各个反馈电容的电容值可以为2pF、10pF、40pF、100pF等。当然，反馈电容的电容值还可以为其他值，使得反馈电容网络52的电容值处于2pF至150pF之间即可，本申请实施例不做具体限定。

在一些可能的实施方式中，反馈电容网络还可以与处理器连接，能够接收来自处理器的控制信号，从而根据控制信号选通不同的反馈电容，进而配置自身的电容值。

本申请实施例中，为了补偿大规模探测器阵列中存在的一些坏点会导致该位置对应的接收视场失效问题，可以对接收模组进行冗余设计，来提高激光雷达系统接收性能的鲁棒性。具体地，通过在激光雷达系统中设置冗余接收模组，用于与所述接收模组覆盖相同的接收视场；本申请实施例的处理单元用于基于所述冗余接收模组及所述接收模组的回波信号，通过选择两相对应接收视场通道中正常工作的通道地址作为有效的回波信号通道。即使用两组接收模组来同时覆盖同一个接收视场，即发射视场会同时被两组接收模组覆盖。假设接收模组1中存在如图10所示的坏点分布(黑色方框所示)，而接收模组2中存在如图11所示的坏点分布(黑色方框所示)，两组接收模组的通道之间存在一一对应的关系，通过选择两相对应通道中工作正常的通道地址作为雷达工作时所使用的通道，可以用以实现大规模光电探测器阵列中存在的坏点问题，提升扫描区域回波信号接收的有效性，从而提升激光雷达系统的处理性能。

对于飞行时间(TOF，Time Of Flight)型的激光雷达，需要实现对激光发射时刻和回波到达时刻的精确测量，其中对于激光发射时刻的测量包括但不限于以下形式：在一些实施例中，处理单元发出激光发射单元的触发信号触发激光发射单元发光，在激光发射单元内部，发射激光脉冲会被额外的光电探测器进行探测用以记录激光发射脉冲的发射时间，该脉冲会和接收模组的光电探测器探测到的回波脉冲一并进入高速模数转换器进行模数转换，最终采样得到的数据进入主控单元进行处理获得光子飞行时间。

在一些实施例中，处理单元发出激光器触发信号触发激光发射单元发光，同时该触发信号会被同时送入接收模组的数模转换器，该脉冲会和接收模组的光电探测器探测到的回波脉冲一并进入高速模数转换器进行模数转换，最终采样得到的数据进入处理单元进行处理获得光子飞行时间。

本发明实例中涉及多个激光发射单元用于覆盖不同的发射视场，多个视场拼接组成大范围的发射视场。根据设计需求，多个激光发射单元的发光时序可以进行有效的控制。

本申请实施例的激光雷达系统的视场可以由多个子视场拼接而成，其中每个子视场的极限测距可以通过调整发射激光脉冲的峰值功率和接收端的接收通道数量进行调整。在这些子视场中，存在一些需要重点关注的子视场，通常称之为ROI区域。与此对应的子视场称之为非ROI区域。在ROI区域具有最远的极限测距和最高的角度分辨率。

在一些实施例中，ROI区域设置为横向视场的中心区域，其余子视场为非ROI区域。在此ROI区域中，雷达具有更远的极限测距能力。在一些高速应用场景中，需要调高ROI区域的脉冲激光的峰值功率来尽可能提高其测距能力；在一些低速场景中，需要降低ROI区域的脉冲激光的峰值功率来降低整机功耗。

本申请实施例的激光雷达系统基于MEMS振镜和多路激光发射单元实现大范围的发射视场，基于二维光电探测器阵列实现大范围的接收视场，收发两端均具有满足车规要求的可靠性。同时基于1550nm的波长设计，所有的收发器件都针对1550nm进行了特殊设计，在保证人眼安全的基础上可以实现超过200m的极限测距。并且，为了解决随着接收芯片尺寸变大良率变低的问题，在接收端使用冗余接收模组，提升了接收模组回波信号接收的可靠性，提升了多视场测距的可靠性及准确性。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不存在。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，仅为本发明的实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：

发射模组，用于发射多路激光脉冲序列，所述多路激光脉冲序列中包含至少一路第一激光脉冲序列，所述第一激光脉冲序列与激光发射单元一一对应；所述第一激光脉冲序列用于探测中间视场或感兴趣区域；所述多路激光脉冲序列中还包含至少两路第二激光脉冲序列，其中，一个激光发射单元发射激光被分光得到所述至少两路第二激光脉冲序列，每路所述第二激光脉冲序列分别探测一个子视场；同一个激光发射单元分光得到的两路所述第二激光脉冲序列，位于所述中间视场或感兴趣区域的不同侧的周边视场；

接收模组，用于接收所述多路激光脉冲序列的回波信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一激光脉冲序列和所述第二激光脉冲序列之间的发射时序不相同。

3.根据权利要求1至2任一项所述的系统，其特征在于，所述发射模组还包括：

MEMS振镜，用于根据驱动电压的频率、峰值、不同扫描位置段的斜率的至少之一，调节扫描图形。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述发射模组还包括：

扩束模组，至少包括第一级扩束镜组和第二级扩束镜组；用于对所述MEMS振镜反射的激光脉冲序列进行非均匀扩束。

5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述接收模组包括多个接收单元，每个接收单元用于接收一路激光脉冲序列，所述接收模组至少包括跨阻放大器阵列和光电传感器阵列，所述跨阻放大器阵列与所述光电传感器阵列层叠设置，所述跨阻放大器与所述光电传感器通过焊球连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述跨阻放大器阵列包括N×M个跨阻放大器和第一控制电路；所述第一控制电路，被配置为根据接收到的第一控制信号使能所述N×M个跨阻放大器中的至少一个跨阻放大器；N为大于或等于2的整数，M为大于或等于2的整数。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一控制信号包括第一行信号和第一列信号；所述第一控制电路，被配置为根据所述第一行信号和所述第一列信号，使能对应的跨阻放大器。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述接收单元中的一部分冗余设置，用于覆盖相同的接收视场。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述接收模组还包括：信号选择电路；

所述信号选择电路用于从所述冗余设置的接收单元中选取有效信号。

10.根据权利要求1至9任一项所述的系统，其特征在于，所述发射模组和所述接收模组以非同轴方式设置，且以水平方式分布。