CN111352097A - 用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路*** - Google Patents

用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路*** Download PDF

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Abstract

用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法和电路***。所述电路***包括雪崩光电二极管，其中所述雪崩光电二极管将获取的激光多普勒回波信号转换成电流信号；可变增益跨阻放大器，其中所述可变增益跨阻放大器将转化为电流信号的激光多普勒回波信号转换为电压信号；和信号控制和处理模块，其中所述信号控制和处理模块分析电压信号样本，基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，形成一增益调节指令，其中所述可变增益跨阻放大器根据所述增益调节指令，调整其增益值，以降低饱和现象发生的可能性。

Description

用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***
技术领域
本发明涉及激光测量，更详而言之地涉及一用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***。
背景技术
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达***，通常由发射、接收、信号处理、控制和显示***等组成。其工作原理为，激光器发出具有一定频率的激光，通过激光调制器和激光控制器的调制，经过光学发射***扫描射向空间，在进过大气或者海洋中传输，辐射至目标表面。之后激光经过散射，散射部分光信号，通过接收光学***，将回波光信号汇聚到探测电路，后经光电转换、放大、采集等信号处理，将目标信息显示到显示屏。
现有的激光雷达中，探测电路大多数采用高灵敏度的APD(雪崩光电二极管，Avalanche Photo Diode)探测器以达到更远的探测距离。然而为了更远的探测距离，激光器脉冲峰值功率相应地增加，反射回波脉冲平均功率也增加，这导致 APD探测器在探测回波信号强时，输出信号饱和。前端探测电路的脉冲信号饱和导致探测脉冲信号脉宽展宽拉长，持续的饱和延时甚至可达1us。这样会使近处目标反射的测距信号淹没在饱和信号中而无法测出近距离信号，从而限制了脉冲测距的范围，近距离存在无法探测的盲区。
此外，目标表面的反射率较高，或者当近距离探测目标时，例如小于0.5m，回波信号也会较强，也会使得输出信号饱和，无法测出回波信号。所以，现有的激光雷达的激光多普勒回波信号处理存在问题，需要解决。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***，以解决探测近距离或者回波信号强时，导致探测电路，尤其是APD(雪崩光电二极管，Avalanche Photo Diode)探测电路，饱和而带来的脉冲宽度展宽拉伸延时所测距误差的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***，使得近距离和远距离目标都可以准测收回脉冲信号，避免盲区的存在。
本发明的另一个目的在于提供一种用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***，以提高激光雷达的测距范围。
本发明的另一个目的在于提供一种用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***，以解决传统跨阻放大器无法适应激光器峰值功率不断增加的情况，从而消除雪崩光电二极管探测脉冲信号饱和问题。
本发明的另一个目的在于提供一种用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***，其中所述电路***利用多通道开关逻辑控制模块，调整一可变增益跨阻放大器的增益值，实现所述可变增益跨阻放大器增益值的可调整。
本发明的另一个目的在于提供一种用于激光雷达雪崩光电二极管探测电路的回波信号激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***，其中基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，调节所述可变增益跨阻放大器的增益大小，以避免饱和情况发生。
本发明的另一个目的在于提供一种用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法及其电路***，其中雪崩光电二极管的电流大小与所述可变增益跨阻放大器的增益大小成反比，从而降低饱和情况发生的可能性。
为了实现以上至少一个目的，依本发明的一个方面，本发明进一步提供一种用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法，包括：
通过雪崩光电二极管对获取的激光多普勒回波信号进行处理，以将激光多普勒回波信号转化为电流信号；
通过可变增益跨阻放大器将转化为电流信号的激光多普勒回波信号转换为电压信号，其中，所述可变增益跨阻放大器包括所述跨阻放大器和用于调节所述跨阻放大器的增益值的增益调节器；
对转化为电流信号的激光多普勒回波信号进行采样；
对采样的激光多普勒回波信号进行处理，以基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，生成一增益调节指令；
响应于所述增益调节指令，通过所述增益调节器调整所述可变增益跨阻放大器的增益值；以及
将调整增益后的所述可变增益跨阻放大器输出的脉冲信号与一预设电平比较，生成激光多普勒回波信号处理结果。
根据本发明的一个实施例，在预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系中所述激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间成反比关系。
根据本发明的一个实施例，对转化为电流信号的激光多普勒回波信号进行采样，包括：
通过高速模数转化器对转化为电流信号的激光多普勒回波信号进行采样，其中，所述高速模数转化器能够保证至少有一个采样点在激光多普勒回波信号的回波脉冲峰值的最大值上。
根据本发明的一个实施例，所述增益调节器包括多通道开关逻辑控制模块，以及，与通道数量对应且与所述多通道开关逻辑控制模块以可通电的方式相连的多个具有不同阻值的电阻，其中，响应于所述增益调节指令，通过所述增益调节器调整所述可变增益跨阻放大器的增益值，包括：
响应于所述增益调节指令，所述多通道开关逻辑控制模块切换与所述跨阻放大器导通的所述电阻，以调整所述跨阻放大器的增益值。
根据本发明的一个实施例，多通道开关逻辑控制模块被实施为多通道单刀单掷开关ADG1611。
根据本发明的一个实施例，所述跨阻放大器被实施为LTC6268或LTC6269。
根据本发明的一个实施例，所述高速模数转换器被实施为AD9430。
依本发明的另一方面，本发明进一步提供一种用于处理激光雷达的激光多普勒回波信号的电路***，包括；
雪崩光电二极管，其中所述雪崩光电二极管将获取的激光多普勒回波信号转换成电流信号；
可变增益跨阻放大器，其中所述可变增益跨阻放大器将转化为电流信号的激光多普勒回波信号转换为电压信号；和
信号控制和处理模块，其中所述信号控制和处理模块分析电压信号样本，基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，形成一增益调节指令，其中所述可变增益跨阻放大器根据所述增益调节指令，调整其增益值。
根据本发明的一个实施例，在预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系中所述激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间成反比关系。
根据本发明的一个实施例，所述可变增益跨阻放大器包括跨阻放大器和用于调节所述跨阻放大器的增益值的增益调节器，其中所述增益调节器进一步包括多通道开关逻辑控制模块和对应的多个电阻，其中多通道开关逻辑控制模块与多个所述电阻以可通电的方式相连，其中所述多通道开关逻辑控制模块响应所述调节增益指令，控制其开关的开合来控制电阻值，从而调节所述跨阻放大器的增益值。
根据本发明的一个实施例，所述电路***进一步包括一高速模数转换器，其中所述高速模数转换器对电压信号进行采样，并传输至所述信号控制和处理模块，其中所述高速模数转化器能够保证至少有一个采样点在激光多普勒回波信号的回波脉冲峰值的最大值上。
根据本发明的一个实施例，所述信号控制和处理模块被实施为FPGA、DSP 或两者结合。
根据本发明的一个实施例，所述电路***进一步包括高速比较器，其中所述高速比较器采用前沿时刻定时发送模式，将可变增益跨阻放大器转换的电压信号与一预设的固定电平相比较，输出对应的数字脉冲信号，并传输至所述信号控制和处理模块，以供分析一目标物的特征量。
附图说明
图1是根据本发明的一个较佳实施例的用于处理激光雷达雪崩光电二极管探测电路回波信号的电路***的***设计框图。
图2是根据本发明的一个较佳实施例的一跨阻放大器工作原理图。
图3是根据本发明的一个较佳实施例的一跨阻放大器工作原理图。
图4是根据本发明的一个较佳实施例的可编程增益功能的可变增益跨阻放大器电路图。
图5是根据本发明的一个较佳实施例的高速数据采集电路设计框图。
图6是根据本发明的一个较佳实施例的高速比较器电路示意图。
图7是根据本发明的一个较佳实施例的高速比较器电路示意图。
图8是根据本发明的一个实施例的激光多普勒回波信号处理方法流程图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如今，激光雷达向着探测更远距离方向发展，激光器峰值功率不断相应增加，反射回波的信号强度也不断增加。随之而来的问题是，传统固定增益的跨阻放大器(TIA，Trans-Impedance Amplifier)回波信号增强而导致跨阻放大器饱和。这种饱和延时过长，导致反射的回波信号淹没在饱和信号中无法被探测。
分析以上问题原因，回波信号的增强导致雪崩光电二极管探测器的输出电流 Iapd增强，固定增益的跨阻放大器在大电流输入时立刻饱和。回波信号强度如果不能被探测和反馈，则后端的跨阻放大器无法根据当前入射到雪崩光电二极管探测器的回波信号强度，调整其增益。
为解决以上问题，具体地，用于处理激光雷达雪崩光电二极管探测电路回波信号的一电路***的***设计框图如图1所示。雪崩光电二极管40接收激光雷达的激光多普勒回波信号，并将其转换成电流信号。可变增益跨阻放大器10将电流信号转化并放大为电压信号。比较器50将所述可变增益跨阻放大器10形成的电压脉冲信号与一预设的固定电平相比，得出由二进制表示的结果，传输至信号控制和处理模块30。所述信号控制和处理模块30根据所述比较结果，分析得出目标的位置、速度等特征量，并可传输至一显示屏显示。但正如上文所述，在近距离检测或回波信号较强时，所述可变增益跨阻放大器10形成的电压脉冲信号等也会发生饱和现象，进而所述高速比较器50也会发生饱和现象，致使所述信号控制和处理模块30无法分析出正确的特征量。
进一步，本发明采用所述可变增益跨阻放大器10和模数转换器20(ADC， Analog-to-Digital Converter)。所述模数转换器20作为强度信号采集***，针对经所述可变增益跨阻放大器10转换后的电信号采样，并通过所述信号控制和处理模块30，例如FPGA/DSP。所述信号控制和处理模块30基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，生成一增益调节指令，反馈当前回波信号信息。所述可变增益跨阻放大器 10响应所述增益调节指令，相对应地调整其增益。进而通过改变所述可变增益跨阻放大器10的增益来改变其输出脉冲信号的幅度。
特别地，雪崩光电二极管40的电流大小与所述可变增益跨阻放大器10的增益大小成反比，从而保证了回波信号强时，所述可变增益跨阻放大器10表现为低增益。即，通过标定所述模数转换器20输出的光强信息和和调节可变增益的所述可变增益跨阻放大器10的增益，实现测距范围内无信号饱和现象。也就是说，所述比较器50输入端的脉冲信号会随着所述可变增益跨阻放大器10的增益的调节而发生变化，避免了饱和现象的发生。
根据本发明的一较佳实施例，所述电路***包括雪崩光电二极管40、可变增益跨阻放大器10、模数转换器20和信号控制和处理模块30。所述雪崩光电二极管40、可变增益跨阻放大器10、模数转换器20和信号处理模块30相互可通电地和/或可通信地连接，相互配合实现对雪崩光电二极管探测电路(APD探测电路)所接受的激光多普勒回波信号的处理。
所述雪崩光电二极管40，也就是APD，用于接收和采集激光雷达的激光多普勒回波信号。如前文所述，目标表面反射的激光被散射，部分被散射的光信号通过接收一光学***，将激光多普勒回波信号汇聚到所述雪崩光电二极管40。进一步说，所述激光多普勒回波信号表示目标表面反射的测量光和参考光相互干涉所产生的多普勒频移信号。雪崩光电二极管是一种PN结型的光测二极管，在外加的反向偏压作用下，初始的光电流由于雪崩增效应而增大，有利于光电探测。本领域技术人员应知晓多普勒和雪崩光电二极管的基本工作原理，此处不再赘述。
所述可变增益跨阻放大器10是所述雪崩光电二极管40的前端放大器，用于将所述雪崩光电二极管40的输出电流Iapd转换成电压VoTIA。所述可变增益跨阻放大器10原理简单来说，是通过使用欧姆定律Vout＝-Ipd*RF，运算跨阻放大器两端反馈的电阻(RF)，将电流转换成电压，如图2和图3所示。具体地，所述雪崩光电二极管APD可以将携带着相关信息的光信号转换为电信号，然而转换得到的信号形式为电流信号，对于模拟电路来说很难直接对其进行处理，因此需要采用I/V转换电路，即所述可变增益跨阻放大器10，将其转换为易于处理的电压信号。所述可变增益跨阻放大器10将所述雪崩光电二极管40输出的电流信号经过预定的放大倍率转换为电压信号。进一步，一反馈电容(CF)的引入可以抑制跨阻放大电路中可能产生的电路震荡，增加电路的稳定性。所述反馈电容可以并联于所述跨阻放大电路的某一电阻。
所述可变增益跨阻放大器10进一步包括跨阻放大器和用于调节所述跨阻放大器的增益值的增益调节器。其中的跨阻放大器可以被实施为LTC6268或 LTC6269型号。LTC6268/LTC6269是一款单路/双路通道500MHz，FET输入运算放大器(Field EffectTransistor，场效应晶体管)，其具有极低的输入偏置电流和低输入电容。另外，LTC6268/LTC6269还具有低的输入参考电流噪声和电压噪声，所以，所述跨阻放大器优选为LTC6268或LTC6269。
值得一提的是，为了实现所述跨阻放大器的增益可调，所述电路***的增益调节器包括一多通道开关逻辑控制模块和对应的多个电阻，例如图4中R1、R2、 R3和R4。所述多通道开关逻辑控制模块与多个所述电阻以可通电的方式相连，利用所述多通道开关逻辑控制模块中开关的开合控制电阻值，从而调节所述跨阻放大器的增益值。所述多通道开关逻辑控制模块和所述电阻的组合连接成的调节电路可以被置于所述跨阻放大器的输入端或输出端。也就是说，本发明利用多通道开关逻辑控制模块、对应的多个电阻以及所述跨阻放大器组成可编程增益功能的TIA***。
在本发明的一实施例中，如图4所示，所述多通道开关逻辑控制模块被实施为一多通道单刀单掷开关(ADG1611)。所述ADG1611具有超低导通电阻特性，所以对于低导通电阻、低失真性能的增压开关为优选实施例。所述单刀单掷开关ADG1611与多个精密电阻相连，利用这些开关便可控制外部增益设置电阻值RF，从而设置增益值。具体地，所述ADG1611中每一开关与对应的电阻以可通电地方式相连，形成并联和\或串联电路。通过控制闭合开关数，或者某一开关的闭合，控制对应的电阻是否连入电路，从而控制电阻值。或者，本领域的技术人员可以采用其他类型的多通道开关逻辑控制模块，电阻的设计和组合也可以相应变化，本发明并不限制。
通过所述多通道开关逻辑控制模块、对应的多个电阻和所述跨阻放大器的配合，可以通过开关控制和设置电阻值开来控制所述跨阻放大器的增益，构成所述可变增益跨阻放大器。也就是说，本发明的所述电路***提供一种低功耗、低成本的可编程的可变增益跨阻放大器解决方案。
当所述雪崩光电二极管40的输出电流Iapd被转换成电压VoTIA后，所述模数转换器20对其进行采样。在回波强度数据采集处理过程中，采集***的采样速率对回波信号的数据精度和分析脉冲信号有着直接影响。一般指标脉冲宽度10ns 左右，重复频率50kHz左右，上升时间5ns左右。为保证不失真采集，每次回波到来时，要保证至少有一个采样点在其回波脉冲幅值的最大值上，所以综合考虑***的数据传输和数据处理能力，需要采用高采样率，高分辨率的ADC。优选地，所述模数转换器20采用美国ADI(Analog Devices)公司的高速模数转换器， AD9430。所述AD9430具有12位、170/210MSPS、3.3V供电、700MHz全功率模拟带宽，以及信噪比(SNR)：65dB(Fin最高为70MHz，210MSPS)等特征。
在本发明的一实施例中，一高速数据采集电路设计框图如图5所示。所述高速数据采集电路包括一变压器和所述AD9430。所述变压器接受从前端的所述可变增益跨阻放大器10传输而至的电压信号。此时，所述可变增益跨阻放大器10 传输而至的电压信号为中频信号单端信号。中频信号单端信号经所述变压器转换成差分信号，并传输至所述AD9430。也就是说，所述AD9430采用差分信号方式输入，这对共模信号有良好的抑制作用。
简单地说，单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差；而差分信号指的是用两根线传输的信号，传输的是两根信号之间的电平差。本领域技术人员应知晓单端信号至差分信号的转变方式和原理，此处不再赘述。
所述AD9430采集脉冲强度信号传输至所述信号控制和处理模块30分析处理。所述信号控制和处理模块30判断所述AD9430采集脉冲强度信号是否发生饱和，或者其变化趋势，基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，形成所述增益调节指令。所述增益调节指令被反馈到可变增益跨阻放大器10的多通道开关逻辑控制模块。所述多通道开关逻辑控制模块根据增益调节指令控制对应开关的开合，调节TIA增益，有效消除APD强回波信号饱和问题。
所述信号控制和处理模块30优选为FPGA(现场可编程门阵列，Field－Programmable GateArray)、DSP(数字信号处理，Digital Signal Processing)或两者结合使用。本领域技术人员应知所述FPGA/DSP的基本工作原理和工作方式，此处不再赘述。
值得一提的是，雪崩光电二极管(APD)转换电流大小Iapd与前端所述可变增益跨阻放大器(TIA)增益大小成反比。也就是说，当Iapd的值越大，所述跨阻放大器的增益越小，对应的所述跨阻放大器转换后的电压饱和的可能性越小，从而降低APD探测电路饱和现象发生的可能性。
进一步，所述电路***包括所述比较器50。所述可变增益跨阻放大器10输出的微弱脉冲模拟信号(毫伏级)，通过所述比较器50进行一位模数转换，为所述信号控制和处理模块30提供数字信号。所述比较器50是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路，其输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1，当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。本发明中，利用所述比较器50，采用前沿时刻定时发送模式，将所述雪崩光电二极管40的输出信号与一预设的固定电平相比较，所述比较器50的输出结果即为TTL电平 (Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑)，即用二进制表示数据结果，为后端的所述信号控制和处理模块30提供处理信号。也就是说，所述雪崩光电二极管40的输出电流Iapd被转换成电压VoTIA后，由所述比较器50将其与预设的固定电平相比较，形成二进制信号表示的结果。所述预设固定电平值可以根据探测电路固有噪声标定获得。
在本发明的一个实施例中，所述比较器50采用美国ADI(Analog Devices)公司的高速比较器ADCMP600，是一款轨到轨、2.5V至5.5V、单电源TTL/CMOS 极快型比较器，其传输延时3.5ns。如图所示。所述ADCMP600管脚Q为比较器输出端，管脚VCCI/VCCO为供电电源端，管脚Vp为同相输入端，管脚Vn 为反相输入端。工作时，当Vp＞Vn，则管脚Q置高电平；如果Vp＜Vn，则管脚Q置低电平，形成对应的数字脉冲信号。
使用时，如图6所示，经所述可变增益跨阻放大器10转换后的脉冲信号以管脚Vp作为输入端口，管脚Vn端输入的电压作为参考电压。所述ADCMP600 经过内部转换，快速将模拟信号转换为数字脉冲数字电平信号。
也就是说，所述可变增益跨阻放大器10根据所述信号控制和处理模块30的增益调节指令调整增益，与所述雪崩光电二极管的电流成反比。对应地，所述可变增益跨阻放大器10的转换后的电压信号被对应调整。经调整后的电压脉冲信号经所述ADCMP600的Vp端输入，而Vn端输入的电压作为参考电压。所述比较器50对比调整后的电压脉冲信号形成对应的数字脉冲信号，以供所述信号控制和处理模块30分析目标物的特征量。相比于现有的处理电路***，所述APD 的电流量大小对测量结果的影响减小并可以被对应可控地调整，进而是的整个 APD探测电路的探测距离增加，尤其是对近距离探测和回波信号较强时。
根据本发明的另一方面，本发明进一步提供用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法。如图8所示，为本发明用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法的流程图。而本发明的回波信号处理方法可以采用前述的电路***实现，从而实现本发明的目的与优势。
步骤110：将雪崩光电二极管探测电路的回波信号转换电流。
回波信号转换电流信号可以通过上述电路***中的雪崩光电二极管执行。雪崩光电二极管探测电路的回波信号被接收汇集至雪崩光电二极管，经雪崩光电二极管转换成电流信号。
步骤120：通过可变增益跨阻放大器，将电流转换成电压；
跨阻放大器通过使用欧姆定律Vout＝-Ipd*RF，运算跨阻放大器两端反馈的电阻(RF)，将电流信号转换成电压信号。
步骤130：对转换后的电压信号采样并分析处理，基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，形成一增益调节指令。
电压信号采样可以通过采用高采样率，高分辨率的高速模数转换器ADC实现。优选地，所述ADC采用美国ADI(Analog Devices)的高速ADC，AD9430。而对采样后的信号分析和处理可以利用FPGA和\或DSP实现，本发明并不限制。
优选地，在预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系中所述激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间成反比关系。
步骤140：多通道开关逻辑控制模块根据所述增益调节指令，调整所述可变增益跨阻放大器的增益值。
所述跨阻放大器的增益值的调整通过多通道开关逻辑控制模块控制对应相连的电阻实现。根据调整方案，回波信号经雪崩光电二极管转换后的电流值与跨阻放大器的增益值成反比，而多通道开关逻辑控制模块据此执行后，即可使所述可变增益跨阻放大器的增益值与电流值呈反比，避免出现饱和情况。
步骤150：将调整后的所述可变增益跨阻放大器输出的脉冲信号与一预设固定电平比较，形成对应的数字脉冲信号。
数字脉冲信号的形成可以通过高速比较器实现，优选地，采用美国 ADI(AnalogDevices)的高速比较器ADCMP600。
步骤160：根据数字脉冲信号，分析目标物的特征量。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、***的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、***。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (17)

1.一种用于激光雷达的激光多普勒回波信号处理方法，其特征在于，包括：
通过雪崩光电二极管对获取的激光多普勒回波信号进行处理，以将激光多普勒回波信号转化为电流信号；
通过可变增益跨阻放大器将转化为电流信号的激光多普勒回波信号转换为电压信号，其中，所述可变增益跨阻放大器包括所述跨阻放大器和用于调节所述跨阻放大器的增益值的增益调节器；
对转化为电流信号的激光多普勒回波信号进行采样；
对采样的激光多普勒回波信号进行处理，以基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，生成一增益调节指令；
响应于所述增益调节指令，通过所述增益调节器调整所述可变增益跨阻放大器的增益值；以及
将调整增益后的所述可变增益跨阻放大器输出的脉冲信号与一预设电平比较，生成激光多普勒回波信号处理结果。
2.根据权利要求1所述的激光多普勒回波信号处理方法，其中，在预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系中所述激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间成反比关系。
3.根据权利要求2所述的激光多普勒回波信号处理方法，其中，对转化为电流信号的激光多普勒回波信号进行采样，包括：
通过高速模数转化器对转化为电流信号的激光多普勒回波信号进行采样，其中，所述高速模数转化器能够保证至少有一个采样点在激光多普勒回波信号的回波脉冲峰值的最大值上。
4.根据权利要求2或3所述的激光多普勒回波信号处理方法，其中，所述增益调节器包括多通道开关逻辑控制模块，以及，与通道数量对应且与所述多通道开关逻辑控制模块以可通电的方式相连的多个具有不同阻值的电阻，其中，响应于所述增益调节指令，通过所述增益调节器调整所述可变增益跨阻放大器的增益值，包括：
响应于所述增益调节指令，所述多通道开关逻辑控制模块切换与所述跨阻放大器导通的所述电阻，以调整所述跨阻放大器的增益值。
5.根据权利要求1-4任一所述的激光多普勒回波信号处理方法，其中多通道开关逻辑控制模块被实施为多通道单刀单掷开关ADG1611。
6.根据权利要求1-4任一所述激光多普勒回波信号处理方法，其中，所述跨阻放大器被实施为LTC6268或LTC6269。
7.如权利要求3所述激光多普勒回波信号处理方法，其中，所述高速模数转换器被实施为AD9430。
8.一种用于处理激光雷达的激光多普勒回波信号的电路***，其特征在于，包括；
雪崩光电二极管，其中所述雪崩光电二极管将获取的激光多普勒回波信号转换成电流信号；
可变增益跨阻放大器，其中所述可变增益跨阻放大器将转化为电流信号的激光多普勒回波信号转换为电压信号；和
信号控制和处理模块，其中所述信号控制和处理模块分析电压信号样本，基于预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系，形成一增益调节指令，其中所述可变增益跨阻放大器根据所述增益调节指令，调整其增益值。
9.根据权利要求8所述的电路***，其中在预标定的激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间的对应关系中所述激光多普勒回波信号的光强信息与所述可变增益跨阻放大器的放大增益之间成反比关系。
10.根据权利要求8所述的电路***，其中所述可变增益跨阻放大器包括跨阻放大器和用于调节所述跨阻放大器的增益值的增益调节器，其中所述增益调节器进一步包括多通道开关逻辑控制模块和对应的多个电阻，其中多通道开关逻辑控制模块与多个所述电阻以可通电的方式相连，其中所述多通道开关逻辑控制模块响应所述调节增益指令，控制其开关的开合来控制电阻值，从而调节所述跨阻放大器的增益值。
11.根据权利要求10所述的电路***，其中所述多通道开关逻辑控制模块被实施为多通道单刀单掷开关ADG1611。
12.根据权利要求8至11任一所述的电路***，进一步包括一高速模数转换器，其中所述高速模数转换器对电压信号进行采样，并传输至所述信号控制和处理模块，其中所述高速模数转化器能够保证至少有一个采样点在激光多普勒回波信号的回波脉冲峰值的最大值上。
13.根据权利要求12所述的电路***，其中所述高速模数转换器被实施为AD9430。
14.根据权利要求10所述的电路***，其中所述跨阻放大器被实施为LTC6268或LTC6269。
15.根据权利要求8至11任一所述的电路***，其中所述信号控制和处理模块被实施为FPGA、DSP或两者结合。
16.根据权利要求8至11任一所述的电路***，进一步包括高速比较器，其中所述高速比较器采用前沿时刻定时发送模式，将可变增益跨阻放大器转换的电压信号与一预设的固定电平相比较，输出对应的数字脉冲信号，并传输至所述信号控制和处理模块，以供分析一目标物的特征量。
17.根据权利要求16所述的电路***，其中所述高速比较器被实施为ADCMP600。
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