多通道峰值检测集成电路及激光雷达回波峰值采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多通道峰值检测集成电路及激光雷达回波峰值采集系统。多通道峰值检测集成电路包括：斜坡电压产生模块和回波峰值数字信号产生阵列；回波峰值数字信号产生阵列包括多个回波峰值数字信号产生模块；斜坡电压产生模块和每一个回波峰值数字信号产生模块连接；斜坡电压产生模块用于产生斜坡电压信号；回波峰值数字信号产生模块用于接收由激光脉冲的回波信号转化的电压脉冲信号并进行峰值采集保持，在斜坡电压信号大于电压脉冲信号采集保持后的峰值时输出回波峰值的数字信号。采用本发明专利技术的多通道峰值检测集成电路及激光雷达回波峰值采集系统，相较于现有的峰值检测模块具有更高的集成度和检测效率，适用于阵列探测的激光雷达接收单元。探测的激光雷达接收单元。探测的激光雷达接收单元。

【技术实现步骤摘要】
多通道峰值检测集成电路及激光雷达回波峰值采集系统


[0001]本专利技术涉及激光脉冲的回波峰值检测
，特别是涉及一种多通道峰值检测集成电路及激光雷达回波峰值采集系统。

技术介绍

[0002]激光雷达成像可以分为距离像、灰度像等，距离成像依赖于测距方法的可行性和准确性，其中脉冲飞行时间（TOF，Time of Flight）法是基于测量激光脉冲在空间中的飞行时间进一步得到测量仪器与目标之间的距离信息，在该测距方法的基础上可以衍生出通过对回波脉冲峰值进行测量来得到灰度像，回波峰值信息可以用来表征探测物对激光信号的散射能力强弱和目标辐射特性。
[0003]目前国内针对激光雷达接收机回波峰值信息采集架构研究尚不成熟，很多已经将峰值检测模块集成到激光雷达接收机内部，但仍需要将采集到的回波峰值信息接由外部的ADC（Analog to Digital Converter，模数转换器）进行数字信号转换，集成度较低，大多应用于单点式探测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种多通道峰值检测集成电路及激光雷达回波峰值采集系统，相较于现有的峰值检测模块具有更高的集成度和检测效率，适用于阵列探测的激光雷达接收单元。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种多通道峰值检测集成电路，包括：斜坡电压产生模块和回波峰值数字信号产生阵列；所述回波峰值数字信号产生阵列包括多个回波峰值数字信号产生模块；所述斜坡电压产生模块和每一个所述回波峰值数字信号产生模块连接；所述斜坡电压产生模块用于产生斜坡电压信号；所述回波峰值数字信号产生模块用于接收由激光脉冲的回波信号转化的电压脉冲信号并进行峰值采集保持，在所述斜坡电压信号大于所述电压脉冲信号采集保持后的峰值时输出回波峰值的数字信号。
[0006]可选的，所述回波峰值数字信号产生模块，具体包括：峰值保持器、比较器和二进制数寄存器；所述峰值保持器与所述比较器的正向输入端连接；所述峰值保持器用于接收由激光脉冲的回波信号转化的电压脉冲信号并进行峰值采集保持，输出与所述电压脉冲信号的峰值相等的保持电压至所述比较器；所述斜坡电压产生模块分别与所述二进制数寄存器和所述比较器的反向输入端连接，所述比较器的输出端与所述二进制数寄存器连接；所述比较器用于比较所述斜坡电压信号和所述保持电压的大小，并在斜坡电压大于所述保持电压时，控制所述二进制数寄存器存储产生所述斜坡电压信号的二进制数；所述产生所述斜坡电压信号的二进制数为回波峰值
的数字信号。
[0007]可选的，所述斜坡电压产生模块，具体包括：计数器、译码器、斜坡发生器和第一驱动电路；所述计数器分别与所述译码器和所述二进制数寄存器连接，所述译码器与所述斜坡发生器连接，所述斜坡发生器与所述第一驱动电路的输入端连接，所述第一驱动电路的输出端与所述比较器的反向输入端连接；所述译码器用于将所述计数器产生的二进制数转换为独热码，并根据所述独热码控制所述斜坡发生器产生斜坡电压信号；所述第一驱动电路用于驱动斜坡电压。
[0008]可选的，所述峰值保持器，具体包括：差分放大电路、PMOS管和电容器；所述差分放大电路的正向输入端与所述电容器的一端连接，所述差分放大电路的输出端与所述PMOS管的栅极连接，所述PMOS管的漏极与所述比较器的正向输入端连接，所述电容器的另一端接地；所述差分放大电路用于接收由激光脉冲的回波信号转化的电压脉冲信号，根据所述电压脉冲信号判断前一时刻的电压是否小于或等于当前时刻的电压，若是，则控制所述PMOS管的状态为开启状态，若否，则控制所述PMOS管的状态为关断状态；所述PMOS管用于在开启状态时控制所述电容器进行充电，在关断状态时保持所述电容器的电压。
[0009]可选的，所述回波峰值数字信号产生模块，还包括：第二驱动电路；所述第二驱动电路分别与所述比较器的正向输入端和所述PMOS管的漏极连接；所述第二驱动电路用于将所述保持电压输入至所述比较器中。
[0010]可选的，所述回波峰值数字信号产生模块，还包括：移位寄存器；所述移位寄存器分别与每一个所述二进制数寄存器连接；所述移位寄存器用于依次输出各个二进制数寄存器存储的二进制数。
[0011]可选的，所述回波峰值数字信号产生模块，还包括：二进制数寄存器复位单元和电容器复位单元；所述二进制数寄存器复位单元分别与每一个所述二进制数寄存器连接，所述二进制数寄存器复位单元用于清空所述二进制数寄存器中的二进制数；所述电容器复位单元分别与每一个所述电容器并联，所述电容器复位单元用于将所述保持电压清零。
[0012]本专利技术还提供一种激光雷达回波峰值采集系统，包括：脉冲信号处理阵列和上述的多通道峰值检测集成电路；所述脉冲信号处理阵列包括多个脉冲信号处理模块，所述脉冲信号处理模块的个数与回波峰值数字信号产生模块的个数相等；所述脉冲信号处理模块和所述回波峰值数字信号产生模块一一对应连接；所述脉冲信号处理模块用于将激光脉冲的回波信号转换为电压脉冲信号，并将所述电压脉冲信号传输至所述多通道峰值检测集成电路。
[0013]可选的，还包括：处理器；所述处理器与所述回波峰值数字信号产生模块连接；所述处理器用于对所述回波峰值数字信号产生模块输出的回波峰值的数字信号进行处理，得到探测物对激光脉冲信号的散射能力特性和目标辐射特性。
[0014]可选的，所述脉冲信号处理模块，具体包括：光电二极管和跨阻放大器；所述光电二极管与所述跨阻放大器的输入端连接，所述跨阻放大器的输出端与所述回波峰值数字信号产生模块连接；所述光电二极管用于将激光脉冲的回波信号转化为光电流脉冲信号；所述跨阻放大器用于将所述光电流脉冲信号转化并放大为电压脉冲信号。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种多通道峰值检测集成电路及激光雷达回波峰值采集系统，其中，多通道峰值检测集成电路包括斜坡电压产生模块和回波峰值数字信号产生阵列；回波峰值数字信号产生阵列包括多个回波峰值数字信号产生模块；斜坡电压产生模块和每一个回波峰值数字信号产生模块连接；斜坡电压产生模块用于产生斜坡电压信号；回波峰值数字信号产生模块用于接收由激光脉冲的回波信号转化的电压脉冲信号，在斜坡电压信号大于电压脉冲信号的峰值时输出回波峰值的数字信号。本专利技术相较于现有的峰值检测模块具有更高的集成度和检测效率，适用于阵列探测的激光雷达接收单元。此外，通过共用一个斜坡电压产生模块，能够极大地减小多通道峰值检测集成电路的集成面积。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例中多通道峰值检测集成电路结构图；图2为本专利技术实施例中激光雷达回波峰值采集系统结构图；图3为本专利技术实施例中峰值检测量化数据传输逻辑图。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道峰值检测集成电路，其特征在于，包括：斜坡电压产生模块和回波峰值数字信号产生阵列；所述回波峰值数字信号产生阵列包括多个回波峰值数字信号产生模块；所述斜坡电压产生模块和每一个所述回波峰值数字信号产生模块连接；所述斜坡电压产生模块用于产生斜坡电压信号；所述回波峰值数字信号产生模块用于接收由激光脉冲的回波信号转化的电压脉冲信号并进行峰值采集保持，在所述斜坡电压信号大于所述电压脉冲信号采集保持后的峰值时输出回波峰值的数字信号。2.根据权利要求1所述的多通道峰值检测集成电路，其特征在于，所述回波峰值数字信号产生模块，具体包括：峰值保持器、比较器和二进制数寄存器；所述峰值保持器与所述比较器的正向输入端连接；所述峰值保持器用于接收由激光脉冲的回波信号转化的电压脉冲信号并进行峰值采集保持，输出与所述电压脉冲信号的峰值相等的保持电压至所述比较器；所述斜坡电压产生模块分别与所述二进制数寄存器和所述比较器的反向输入端连接，所述比较器的输出端与所述二进制数寄存器连接；所述比较器用于比较所述斜坡电压信号和所述保持电压的大小，并在斜坡电压大于所述保持电压时，控制所述二进制数寄存器存储产生所述斜坡电压信号的二进制数；所述产生所述斜坡电压信号的二进制数为回波峰值的数字信号。3.根据权利要求2所述的多通道峰值检测集成电路，其特征在于，所述斜坡电压产生模块，具体包括：计数器、译码器、斜坡发生器和第一驱动电路；所述计数器分别与所述译码器和所述二进制数寄存器连接，所述译码器与所述斜坡发生器连接，所述斜坡发生器与所述第一驱动电路的输入端连接，所述第一驱动电路的输出端与所述比较器的反向输入端连接；所述译码器用于将所述计数器产生的二进制数转换为独热码，并根据所述独热码控制所述斜坡发生器产生斜坡电压信号；所述第一驱动电路用于驱动斜坡电压。4.根据权利要求2所述的多通道峰值检测集成电路，其特征在于，所述峰值保持器，具体包括：差分放大电路、PMOS管和电容器；所述差分放大电路的正向输入端与所述电容器的一端连接，所述差分放大电路的输出端与所述PMOS管的栅极连接，所述PMOS管的漏极与所述比较器的正向输入端连接，所述电容器的另一端接地；所述差分放大电路用于接收由激光脉冲的回波信号转化的电压脉冲信号，根据所述电压脉冲信号判断前一时刻的电压是否小于或等于当前时刻的电压，若是，则控制所述PMOS管的状态为开...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋奇，刘帅，谭荣清，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：