CN110530515A - 光电探测电路、激光雷达和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种可用于激光雷达的光电探测电路，所述光电探测电路包括光电二极管，可接收光信号并转换为电流信号；电流检测单位，所述电流检测单元可检测所述光电二极管产生的电流信号；可调节电压源，所述可调节电压源与所述光电二极管和所述电流检测单元耦合，并对所述光电二极管提供偏置电压。本公开一方面实现了激光雷达对环境光的定量测量，还可以根据测量的环境光水平形成灰度值图像，使环境光的强度更直观地显示出来；另一方面还可以针对检测到的电流信息采取措施：动态调节阈值和上报故障或警告，进而提高了激光雷达对环境光的耐受程度，也更安全可靠。
Description
技术领域
本公开涉及光电技术领域，尤其涉及一种光电探测电路、包括该光电探测电路的激光雷达以及激光雷达的控制方法。
背景技术
光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量。一般的光电检测***是由传感器、信号调理器和输出环节三部分组成。传感器处于被测对象与检测***的接口处，是一个信号变换器。它直接从被测对象中提取被测量的信息，感受其变化，并转化成便于测量的电参数。它不能直接满足输出的要求，需要进一步的变换、处理和分析，即通过信号调理器将其转换为需要输出信号，输出给输出环节。对于传感器和信号调理器来说，如何抑制背景噪声，如何在背景噪声中分辨出有用的信号，始终是一个值得关注的问题。
在激光雷达的应用中，环境光对于激光雷达的回波检测是噪音，所以激光雷达的检测会受到这种噪音的影响。现有的激光雷达中，普遍采用雪崩光电二极管(APD)，多路APD共用一个高压，监测所有的APD的总电流，但是不能测量每个APD通道的电流，因而无法知道各个通道的APD电流分别是多少，也就不知道各个通道的环境光强度分别是多少。所以使激光雷达可以检测视场内的环境光，并对环境光采取相应措施，降低激光雷达受环境光的影响是非常有意义的。
背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
公开内容
有鉴于现有技术缺陷中的至少一个，本公开提出一种可用于激光雷达的光电探测电路，所述光电探测电路包括：
光电二极管，可接收光信号并转换为电流信号；
电流检测单元，所述电流检测单元可检测所述光电二极管产生的电流信号；和
可调节电压源，所述可调节电压源与所述光电二极管和所述电流检测单元耦合，并对所述光电二极管提供偏置电压，
根据本公开的一个方面，所述可调节电压源配置成可根据所述电流信号，改变所述光电二极管的偏置电压。
根据本公开的一个方面，所述电流信号包括直流分量和交流分量，所述光电探测电路还包括与所述光电二极管串联的电容和跨阻放大器，以将所述电流信号中的交流分量转换为输出电压信号，所述可调节电压源通过限流限流电阻耦合到所述光电二极管，所述电流信号中的直流分量流过所述限流限流电阻，所述可调节电压源配置成可根据所述直流分量，改变所述光电二极管的偏置电压。
根据本公开的一个方面，所述光电二极管配置成当所述偏置电压增大时，灵敏度增加和/或动态范围增加；所述偏置电压减小时，灵敏度降低和/或动态范围减小。
根据本公开的一个方面，所述可调节电压源为电压型数字模拟转换器，所述电压型数字模拟转换器接收数字码元以产生所述偏置电压，
所述电流检测单元包括模拟数字转换器，其中所述模拟数字转换器可接收所述电流信号并产生数字输出，所述电压型数字模拟转换器根据所述数字输出，改变所接收的数字码元，以改变所述偏置电压。
根据本公开的一个方面，所述光电二极管是雪崩光电二极管，所述可调节电压源配置成当所述直流分量升高时，减小所述可调节电压源输出的偏置电压，以降低所述光电二极管的灵敏度。
根据本公开的一个方面，所述电压调节单元另外配置成根据所述电流信号的直流分量生成并输出一灰度值。
根据本公开的一个方面，所述电压调节单元另外配置成当所述电流信号的直流分量高于一阈值时，进行报警。
根据本公开的一个方面，所述电压型数字模拟转换器配置成可扫描检测所述雪崩光电二极管的击穿电压。
本公开还涉及一种激光雷达，包括所述的光电探测电路。
根据本公开的一个方面，所述光电探测电路包括多个所述光电探测电路，还包括与所述多个光电探测电路耦合的多路复用器以及与所述多路复用器耦合的放大器，其中所述多路复用器对所述多个光电探测电路的输出进行轮巡和选通，被选通的光电探测电路的输出被所述放大器进行放大。
根据本公开的一个方面，所述光电探测电路的光电二极管产生的电流信号包括直流分量和交流分量，所述电压调节单元另外配置成根据所述电流信号的直流分量生成并输出一灰度值，
其中所述激光雷达还包括输出装置，所述输出装置配置成可输出所述激光雷达获得的点云数据以及灰度数据，其中所述灰度数据中包括与所述点云数据逐像素对应的所述灰度值。
根据本公开的一个方面，所述多个光电探测电路的可调节电源可被对应的电压调节单元单独控制。
根据本公开的一个方面，所述的激光雷达还包括回波阈值调整单元，其中所述回波阈值调整单元与所述电流检测单元耦合，并配置成根据所述光电二极管产生的电流信号，调节回波阈值，其中当所述激光雷达接收的回波信号强于所述回波阈值时，所述回波信号被判定为有效回波；否则，所述回波信号被判定为噪声。
本公开还涉及一种可用于激光雷达的控制方法，其中所述激光雷达包括一个或多个测量通道，每个测量通道包括相对应的光电二极管，所述控制方法包括：
步骤S201：检测所述激光雷达的每个测量通道接收的环境光的强度；
步骤S202：根据所述环境光的强度，调节所述测量通道对应的光电二极管的灵敏度，其中随着所述环境光的强度提高，降低所述光电二极管的灵敏度。
根据本公开的一个方面，所述步骤S201包括：通过模数转换器检测所述光电二极管的电流，以检测所述激光雷达周围的环境光的强度；
所述步骤S202包括：通过电压型数模转换器接收所述模数转换器的输出，改变光电二极管的偏置电压，以调节所述光电二极管的灵敏度。
根据本公开的一个方面，光电二极管产生的电流信号包括直流分量和交流分量，所述控制方法还包括：
根据所述电流信号的直流分量生成并输出一灰度值；
输出所述激光雷达获得的点云数据以及灰度数据，其中所述灰度数据中包括与所述点云数据逐像素对应的所述灰度值。
根据本公开的一个方面，还包括：
利用数字模拟转换器扫描检测所述光电二极管的击穿电压。
根据本公开的一个方面，所述的控制方法还包括：根据所述光电二极管产生的电流信号，调节回波阈值，其中当所述激光雷达接收的回波信号强于所述回波阈值时，所述回波信号被判定为有效回波；否则，所述回波信号被判定为噪声。
本公开涉及激光雷达对环境光的检测，并对环境光采取相应措施，降低激光雷达受环境光的影响。同时根据需求输出环境光图像、上报故障和/或警报、增加动态调整范围等。
附图说明
构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本公开第一实施例的光电探测电路示意图；
图2A示出了根据本公开的一个优选实施例的光电探测器示意图；
图2B示出了根据本公开另一个优选实施例的光电探测器示意图；
图3示出了动态调整阈值示意图；
图4示出了灰度图像与点云像素图像对应示意图；
图5示出了根据本公开的一个实施例的一种可用于激光雷达的控制方法。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"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:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。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所述特征。在本公开的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本公开的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限定本公开。
图1示出了根据本公开第一实施例的光电探测电路100，下面参考图1详细描述。
如图1所示，光电探测电路100包括光电二极管101、电流检测单元102及可调节电压源103。其中光电二极管101可接收光信号并转换为电流信号，光电二极管101例如为雪崩光电二极管(APD，Avalanche Photo Diode)，其在受到入射光束的照射时，会产生电流信号，通过对该电流信号进一步处理，即可获得入射光束的强度、以及待测物体的距离、坐标、反射率等参数。电流检测单元102可检测所述光电二极管101产生的电流信号。可调节电压源103与光电二极管101和电流检测单元102耦合，并对光电二极管101提供偏置电压。本领域技术人员容易理解，光电二极管101的其中一极可以连接到可调节电压源103，另一极可接地，或者连接到一高压源HV或低压源-HV，从而通过可调节电压源103的输出，在光电二极管101的两端产生了偏置电压。
根据本发明的一个优选实施例，所述可调节电压源103配置成可根据所述电流信号来改变光电二极管101的偏置电压，以下详细描述。
光电二极管101接收入射的光信号并转换成电流信号。光电二极管101的灵敏度或放大倍数与其两端的偏置电压相关，通常偏置电压越大，光电二极管101的灵敏度越高，即相同的入射光强度下，产生的电流越大。但是当光电二极管101周围的环境光过强时，如果光电二极管的放大倍数很大的话，产生的电流过大，容易对光电二极管造成损坏。另外如果环境光过强，那么有效信号产生的电流，容易湮没在环境光产生的电流中，造成检测精度下降。通过本公开的实施例，根据光电二极管产生的电流信号，动态调节其两端的偏置电压，能够有效地避免或者减轻上述的问题。
总体上来说，电流检测单元102检测所述光电二极管101产生的电流信号，并可进行分析和处理，可调节电压源103根据电流检测单元102分析和处理后的结果改变光电二极管101的偏置电压。例如当电流信号增强时，或超过一定阈值时，降低光电二极管101的偏置电压，以减小其灵敏度或放大倍数和/或动态范围；当电流信号减弱时，或小于一定阈值时，增大光电二极管的偏置电压，以提高其灵敏度或放大倍数和/或动态范围。
更优选的，所述可调节电压源103根据所述光电二极管101所检测的与环境光对应的直流电流分量，来动态地调节光电二极管101的偏置电压。以下将详细描述。
下面参考图2A和2B详细介绍本公开的一个优选实施例。
如图2A所示，根据本公开的一个优选实施例的光电探测器20可包含多个通道，例如通道1、通道2…通道n。每个通道内包含光电探测电路200，每个通道相同或相似。以下以通道1的光电探测电路200为例进行描述。其他通道的光电探测电路可类似地构造和配置。
如图2A所示，通道1的光电探测电路200包括光电二极管201，用于感测通道1的光线并产生电流信号。光电二极管201例如为雪崩光电二极管.为了使得光电二极管201能够正常工作，其正极连接到-HV电位，其负极通过限流电阻203连接到数字模拟转换器DAC205。数字模拟转换器DAC 205接收数字码元的输入，产生输出的模拟电压，该输出的模拟电压通过限流电阻203施加到光电二极管201的负极，从而为光电二极管201施加偏置电压，此偏置电压会决定光电二极管201的放大倍数或灵敏度或动态范围，例如，偏置电压越大，放大倍数、灵敏度或动态范围就越大。如图2A所示，各个通道的光电二极管负极可由每个通道的数字模拟转换器DAC独立控制，各个通道的光电二极管的正极接到相同的电位-HV上，因此各个通道的光电二极管可以设置不同或相同的偏置电压，即不同或相同的光电放大倍数。
为了实现对光电二极管201产生的电流信号的放大，光电探测电路200还包括与光电二极管201串联的电容206及跨阻放大器207。光电二极管201接收光信号并转换成电流信号，所产生的电流信号包括直流分量和交流分量，直流分量例如对应于该通道内的环境光，交流分量例如对应于该通道内的信号光。电容206可起到隔直流、通交流的作用，使得直流分量无法通过，只有交流分量能够通过，并且能够被跨阻放大器207放大。跨阻放大器207将产生的电流信号中的交流分量转换为电压信号输出，供后续进一步的信号处理。数字模拟转换器DAC 205通过限流电阻203耦合到光电二极管201，因此，光电二极管201产生的电流信号中的直流分量可流经该限流电阻203。环境光例如太阳光、灯光照射在物体上，经过漫反射进入所述光电二极管201，因为环境光是持续的光子流，所以在所述光电二极管201上通过光电效应产生的光电流是一个持续的、接近直流的电流，于是可通过检测流经该限流电阻203的电流，获知该通道内环境光的强度。为此，根据图2A的实施例，光电探测电路200的电流检测器包括电流检测模块202和模拟数字转换器204，其中，电流检测模块202配置成可测量流经该限流电阻203的模拟电流。根据一个优选实施例，电流检测模块202例如通过测量限流电阻203两端的电压来获得该模拟电流，该模拟电流越大，表明流经光电二极管201的低频/直流的电流越大，也就是直流分量越大，即说明此通道视场内的环境光越强，反之亦然。该模拟数字转换器204接收该模拟电流，并产生数字输出码元。
根据本发明的一个优选实施例，如图2A所示，数字模拟转换器DAC 205与模拟数字转换器ADC 204耦合，接收该模拟数字转换器ADC 204输出的数字码元，并根据该数字码元来调节施加给所述光电二极管201的偏置电压。
可替换的，如图2B所示，光电探测电路200还可包括一寄存器208，该寄存器208分别耦合到所述模拟数字转换器ADC 204和数字模拟转换器DAC 205。模拟数字转换器ADC204可将通道1的环境光的强度(或相对应的电流)所产生的数字码元存入该寄存器208中，数字模拟转换器DAC 205读取该寄存器208中所存储的数字码元，并根据该数字码元来调节施加给所述光电二极管201的偏置电压。
图2A和2B所示的光电探测器20可用于激光雷达。激光雷达扫描测距的过程中，可以根据检测到的电流信号强弱来改变光电二极管检测光信号的动态范围和/或拓展***的动态范围，动态范围是指能检测到的最小信号到最大信号的范围，比如10uA-5A，即光电二极管201产生的电流大小。当通道1的环境光信号变强时，光电二极管201产生的电流信号增强，流经限流电阻3的电流信号的直流分量也增强，通过减小数字模拟转换器DAC 205的输出电压，即减小对光电二极管201施加的偏置电压，来减小光电二极管201的光电放大倍数；当通道1的环境光信号减弱时，加大数字模拟转换器DAC 205输出电压，加大光电二极管201加的偏置电压。实际的检测电路可以设定一个电流阈值，超过阈值的是可以检测到的，例如设定阈值是10uA，那么光电二极管201的放大增益为10uA每光子，即注入一个光子产生10uA电流，最小检测的光信号就是1光子，最大的光信号是固定的，比如设定为1M光子，那么此时检测的光信号的动态范围就是1光子到1M光子；然后通过数字模拟转换器DAC 205改变在光电二极管201上的偏置电压，比如将光电二极管201的放大增益变为20uA每光子，那么只需要0.5光子就可以产生10uA的电流，此时光信号检测的范围变为从0.5光子到1M光子。
当环境光强弱变化时，可通过调节数字模拟转换器DAC 205来改变光电二极管201的偏置电压和光电放大倍数，来调整检测光信号的动态范围，进而达到拓展动态范围的作用，使得激光雷达即使在环境光过强的时候也能正常测距。
本实施例中，还可以针对于光电二极管产生的电流信号的直流分量，设置一阈值，当检测到的直流分量超过该阈值时，代表环境光信号强度过大，例如某一通道的视场内出现太阳的时候。如图2A和2B所示的通道1中检测到流经限流电阻203的电流超过阈值，可以降低通道1的光电二极管201的偏置电压，以免光电二极管201电流过大造成损坏。当检测到的直流分量超过或持续超过该阈值时，可能意味着光电二极管201出现短路失效的状况，此时就可以觉察到异常，并上报故障或报警。
另外，激光雷达各个扫描通道内的数字模拟转换器DAC还可以在线扫描检测对应光电二极管的击穿电压是否在正常范围之内。如果出现异常，则上报故障或发出警报。
激光雷达扫描测距的过程中，环境光对于激光雷达的回波检测是噪音，所以激光雷达的检测会受到这种噪音的影响。在本实施例中，激光雷达可以根据测量的环境光噪音的大小来设定回波阈值，动态调整回波阈值更加有利于提取出回波信号，提高雷达检测的准确性。当激光雷达接收的回波信号强于回波阈值时，回波信号可以视为有效回波；否则，视为无效回波，也就是噪声。如图3所示，当环境光噪音较大时，可将阈值调高至水平B；当环境噪音较小时，可将阈值调低至水平A，A比B的值要小。。
激光雷达扫描测距的过程中，可以同时对各个扫描视场内的环境光信号进行扫描，光信号通过各个通道的光电二极管转换为电流信号，通过对各个通道的电流信号的测量，进而可以测得环境光水平。每个扫描角度和每个通道的环境光水平都对应一个电流，一个电流对应一个模拟数字转换器ADC量化后的灰度值，通过输出装置，最后形成一个周围环境的灰度值图像。如图4所示，灰度图可以和点云图对应，每个像素的灰度值对应一个点云的像素值。例如，模拟数字转换器ADC为8bit，那么就可以获得一幅8bit的表现环境光强弱的位图，这副图像所携带的信息类似于摄像头获得的黑白照片。例如图4中，对应于点云图中的9个点，灰度值分别为5、10、200、7、8、300、100、30、100。
如图2A和2B所示，通道1、通道2、…、通道n中的光电探测电路200与多路复用器8耦合，多路复用器8与放大器9耦合，多路复用器8和放大器9设置在激光雷达中。每个通道的光电二极管接收光信号转换成电流信号，电流信号中的交流分量会通过对应通道内的电容，然后注入到跨阻放大器的输入端，跨阻放大器将注入的交流电流脉冲信号进行放大，并将交流电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，所形成的电压脉冲信号输入到多路复用器8中，多路复用器8对每个通道的输出进行轮巡和选通，同一时刻只有一个通道被多路复用器8选通，被选通的通道所输出的电压脉冲信号被放大器9进行放大。放大器9与高速模拟数字转换器ADC 13耦合，放大器9将放大后的电压脉冲信号输出到高速模拟数字转换器ADC 13的输入端，高速模拟数字转换器ADC 13将输入端输入的电压脉冲信号转换为需要的数字信号输出。
激光雷达中还可以设置其他部件辅助工作，例如激光雷达中设置有多个数字接口10，用于部件之间的信号传输；在多路复用器8上设置有信道选择模块11，通过信道选择模块11可以表征和判断激光雷达的整体性能；在放大器9上设置有增益控制模块12，增益控制模块12可以根据之前的测量结果，动态调整信号的二极增益，以增加激光雷达***的动态范围；在高速模拟数字转换器ADC 13中设置校准数据模块15和/或DSP波形算法模块14，以满足激光雷达的输出需求。
本公开实施例的激光雷达一方面实现了对环境光的定量测量。根据检测到的电流信息可以得知环境光的强度，还可以形成灰度值图像，使环境光的强度更直观地显示出来；另一方面还可以针对检测到的电流信息采取措施：动态调节阈值和上报故障或警告，进而提高了激光雷达对环境光的耐受程度，也更安全可靠。当电流信号增强时，减小光电二极管的偏置电压，降低光电二极管的灵敏度和/或减小检测光信号的动态范围；当电流信号减弱时，增加光电二极管的偏置电压，提高光电二极管的灵敏度和/或增大检测光信号的动态范围。
下面参考图5详细描述根据本公开的一种可用于激光雷达的控制方法200。其中所述激光雷达包括一个或多个如上描述的测量通道，每个测量通道包括相对应的光电二极管。如图5所示，所述控制方法包括：
在步骤S201，检测所述激光雷达的每个测量通道接收的环境光的强度。
激光雷达在扫描测距的过程中，同时对各个扫描视场内的环境光强度进行测量，每个测量通道内所对应的光电二极管可以接收环境光信号并转换成电流信号，对测量通道内产生的电流信号进行检测，进而得到所接收的环境光的强度。如图2A和2B所示，通道1内光电二极管201可接收该通道内入射的光信号并转换成电流信号，光电二极管201例如为雪崩光电二极管(APD，Avalanche Photo Diode)，其在受到入射光束的照射时，会产生电流信号，通过对该电流信号进一步处理，即可获得入射光束的强度、以及待测物体的距离、坐标、反射率等参数。光电二极管201所产生的电流信号包括直流分量和交流分量，直流分量例如对应于该通道内的环境光，可以通过电流检测模块202和模拟数字转换器ADC 204对流经限流电阻203的直流分量的压降测量，实现对环境光强度的测量。
在步骤S202，根据所述环境光的强度，调节所述测量通道对应的光电二极管的灵敏度，其中随着所述环境光的强度提高，降低所述光电二极管的灵敏度。
如图2A和2B所示，光电二极管201其正极连接到-HV电位，其负极通过限流电阻203连接到数字模拟转换器DAC 205。数字模拟转换器DAC 205接收数字码元的输入，产生输出的模拟电压，该输出的模拟电压通过限流电阻203施加到光电二极管201的负极，从而为光电二极管201施加偏置电压，此偏置电压会决定光电二极管201的放大倍数或灵敏度或动态范围，例如，偏置电压越大，放大倍数、灵敏度或动态范围就越大。如图2A和2B所示，各个通道的光电二极管阴极可由每个通道的数字模拟转换器DAC独立控制，各个通道的光电二极管的阳极接到相同的电位-HV上，因此各个通道的PD光电二极管可以设置不同或相同的偏置电压，即不同或相同的光电放大倍数。
模拟数字转换器ADC 204和数字模拟转换器DAC 205分别与寄存器208耦合。模拟数字转换器ADC 204可将通道1的环境光的强度(或相对应的电流)所产生的数字码元存入该寄存器208中，数字模拟转换器DAC 205读取该寄存器208中所存储的数字码元，并根据该数字码元来调节施加给所述光电二极管201的偏置电压。
激光雷达扫描测距的过程中，环境光对于激光雷达的回波检测是噪音，所以激光雷达的检测会受到这种噪音的影响。激光雷达可以根据测量的环境光噪音的大小设定回波阈值，动态调整回波阈值更加有利于提取出回波信号，提高雷达检测的准确性。当激光雷达接收的回波信号强于回波阈值时，回波信号可以视为有效回波；否则，视为无效回波，也就是噪声。如图3所示，当环境光噪音较大时，可将阈值调高至水平B，激光雷达检测光信号的动态范围减小和/或灵敏度减低；当环境噪音较小时，可将阈值调低至水平A，激光雷达检测光信号的的动态范围增大和/或灵敏度增加。
另外，当光电二极管201周围的环境光过强时，产生的电流过大，容易对光电二极管造成损坏。所以激光雷达各个扫描通道内的模拟数字转换器DAC还可以在线扫描检测对应光电二极管的击穿电压是否在正常范围之内。如果出现异常，则上报故障或发出警报。
激光雷达扫描测距的过程中，同时对各个扫描视场内的环境光信号进行扫描，光信号通过各个通道的光电二极管转换为电流信号，通过对各个通道的电流信号的测量，进而可以测得环境光水平。每个扫描角度和每个通道的环境光水平都对应一个电流，一个电流对应一个模拟数字转换器ADC量化后的灰度值，通过输出装置，最后形成一个周围环境的灰度值图像。如图4所示，灰度图可以和点云图对应，每个像素的灰度值对应一个点云的像素值。例如，模拟数字转换器ADC为8bit，那么就可以获得一幅8bit的表现环境光强弱的位图，这副图像所携带的信息类似于摄像头获得的黑白照片。
最后应说明的是：以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种可用于激光雷达的光电探测电路，包括：
光电二极管，可接收光信号并转换为电流信号；
电流检测单元，所述电流检测单元可检测所述光电二极管产生的电流信号；和
可调节电压源，所述可调节电压源与所述光电二极管和所述电流检测单元耦合，并对所述光电二极管提供偏置电压。
2.如权利要求1所述的光电探测电路，其中所述可调节电压源配置成可根据所述电流信号，改变所述光电二极管的偏置电压。
3.如权利要求1或2所述的光电探测电路，其中所述电流信号包括直流分量和交流分量，所述光电探测电路还包括与所述光电二极管串联的电容和跨阻放大器，以将所述电流信号中的交流分量转换为输出电压信号，所述可调节电压源通过限流限流电阻耦合到所述光电二极管，所述电流信号中的直流分量流过所述限流限流电阻，所述可调节电压源配置成可根据所述直流分量，改变所述光电二极管的偏置电压。
4.如权利要求1或2所述的光电探测电路，其中所述光电二极管配置成当所述偏置电压增大时，灵敏度增加和/或动态范围增加；所述偏置电压减小时，灵敏度降低和/或动态范围减小。
5.如权利要求1-2中任一项所述的光电探测电路，其中所述可调节电压源为电压型数字模拟转换器，所述电压型数字模拟转换器接收数字码元以产生所述偏置电压，
所述电流检测单元包括模拟数字转换器，其中所述模拟数字转换器可接收所述电流信号并产生数字输出，所述电压型数字模拟转换器根据所述数字输出，改变所接收的数字码元，以改变所述偏置电压。
6.如权利要求3所述的光电探测电路，其中所述光电二极管是雪崩光电二极管，所述可调节电压源配置成当所述直流分量升高时，减小所述可调节电压源输出的偏置电压，以降低所述光电二极管的灵敏度。
7.如权利要求3所述的光电探测电路，其中所述电压调节单元另外配置成根据所述电流信号的直流分量生成并输出一灰度值。
8.如权利要求3所述的光电探测电路，其中所述电压调节单元另外配置成当所述电流信号的直流分量高于一阈值时，进行报警。
9.如权利要求6所述的光电探测电路，其中所述电压型数字模拟转换器配置成可扫描检测所述雪崩光电二极管的击穿电压。
10.一种激光雷达，包括如权利要求1-9中任一项所述的光电探测电路。
11.如权利要求10所述的激光雷达，其中所述激光雷达包括多个所述光电探测电路，所述激光雷达还包括与所述多个光电探测电路耦合的多路复用器以及与所述多路复用器耦合的放大器，其中所述多路复用器对所述多个光电探测电路的输出进行轮巡和选通，被选通的光电探测电路的输出被所述放大器进行放大。
12.如权利要求10或11所述的激光雷达，其中所述光电探测电路的光电二极管产生的电流信号包括直流分量和交流分量，所述电压调节单元另外配置成根据所述电流信号的直流分量生成并输出一灰度值，
其中所述激光雷达还包括输出装置，所述输出装置配置成可输出所述激光雷达获得的点云数据以及灰度数据，其中所述灰度数据中包括与所述点云数据逐像素对应的所述灰度值。
13.如权利要求11所述的激光雷达，其中所述多个光电探测电路的可调节电源可被对应的电压调节单元单独控制。
14.如权利要求10或11所述的激光雷达，还包括回波阈值调整单元，其中所述回波阈值调整单元与所述电流检测单元耦合，并配置成根据所述光电二极管产生的电流信号，调节回波阈值，其中当所述激光雷达接收的回波信号强于所述回波阈值时，所述回波信号被判定为有效回波；否则，所述回波信号被判定为噪声。
15.一种可用于激光雷达的控制方法，其中所述激光雷达包括一个或多个测量通道，每个测量通道包括相对应的光电二极管，所述控制方法包括：
步骤S201：检测所述激光雷达的每个测量通道接收的环境光的强度；
步骤S202：根据所述环境光的强度，调节所述测量通道对应的光电二极管的灵敏度，其中随着所述环境光的强度提高，降低所述光电二极管的灵敏度。
16.如权利要求15所述的控制方法，其中所述步骤S201包括：通过模数转换器检测所述光电二极管的电流，以检测所述激光雷达周围的环境光的强度；
所述步骤S202包括：通过电压型数模转换器接收所述模数转换器的输出，改变光电二极管的偏置电压，以调节所述光电二极管的灵敏度。
17.如权利要求15或16所述的控制方法，其中光电二极管产生的电流信号包括直流分量和交流分量，所述控制方法还包括：
根据所述电流信号的直流分量生成并输出一灰度值；
输出所述激光雷达获得的点云数据以及灰度数据，其中所述灰度数据中包括与所述点云数据逐像素对应的所述灰度值。
18.如权利要求15或16所述的控制方法，还包括：
利用数字模拟转换器扫描检测所述光电二极管的击穿电压。
19.如权利要求15或16所述的控制方法，还包括：根据所述光电二极管产生的电流信号，调节回波阈值，其中当所述激光雷达接收的回波信号强于所述回波阈值时，所述回波信号被判定为有效回波；否则，所述回波信号被判定为噪声。
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