一种激光雷达发射及在线诊断系统的制作方法

1.本发明属于激光发射电路技术领域，具体涉及一种激光雷达发射及在线诊断系统。

背景技术：

2.现有激光发射电路一般由控制电路和发射电路构成，控制电路为发射电路提供驱动信号，发射电路完成激光的发射，系统控制为开环控制，不能实现反馈和闭环，同时激光器探测距离的远近，电路器件的差异性也都与激光器发射功率相关，现有技术无法做到自适应动态调整激光器发射功率。
3.如授权公告号为cn114545367a所公开的激光雷达发射系统，包括第一透镜、第二透镜和光源；其中，所述第一透镜包括多个阵列的子透镜；所述光源包括多个阵列的子光源；所述第一透镜和所述第二透镜同轴，并且依次设置于所述光源的发光侧；所述子超透镜和所述子光源呈映射关系。其虽然实现了通过采用子透镜阵列形成的第一透镜和第二透镜，减少了该激光雷达发射系统的透镜数量，从而减小了该激光雷达发射系统的系统总长和工作距，促进了激光雷达发射系统的小型化和轻量化，但是并未解决现有激光发射电路存在的只能驱动激光发射，但是没有采集和检测反馈，如果激光二极管损坏，处理器无法感知。激光雷达在工作过程中受到探测距离远近、器件老化等因素影响，可能需要动态调整激光器发射的驱动电源进而达到动态调整激光器发射功率，现有技术无法做的自适应等的问题，为此我们提出一种激光雷达发射及在线诊断系统。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种激光雷达发射及在线诊断系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光雷达发射及在线诊断系统，包括供能模块、发射模块、检测模块和控制模块，所述控制模块上电性连接有所述供能模块，所述控制模块上电性连接有发射模块，所述供能模块与所述发射模块电性连接，所述发射模块还与所述检测模块电性连接，所述检测模块与处理器模块电性连接，所述处理器模块与所述控制模块电性连接，所述处理器模块用于根据检测模块反馈的信号和诊断控制策略进行判断分析，并根据分析结果驱动所述控制模块进行反馈调节；所述发射模块用于发射激光雷达信号；所述控制模块用于控制所述发射模块的激光雷达信号的发射；所述检测模块用于检测所述发射模块的电路工作状态；所述发射模块采用激光二极管作为激光器，所述处理器模块根据检测模块输出信号和诊断控制策略反馈调整所述控制模块。
6.优选的，所述控制模块中包括有mos管q100，所述mos管q100的栅极上电性连接有驱动器u100，所述驱动器u100用于驱动所述mos管q100的运行。
7.优选的，所述mos管q100采用的是氮化镓mos管，所述mos管q100的漏极与所述供能模块电性连接实现激光发射电源的控制。
8.优选的，所述控制模块中还包括有mos管q101，所述mos管q101的栅极上电性连接驱动器u101，所述驱动器u101用于驱动所述mos管q101的运行，所述mos管q101采用的是氮化镓mos管，所述mos管q101的漏极与所述发射模块电性连接实现激光发射控制。
9.优选的，所述检测模块中还包括有高速adc，所述高速adc的一端与电阻r101的一端电性连接，所述高速adc的另一端输出检测信号传输给处理器，所述电阻r101的另一端电性接地。
10.优选的，所述发射模块中包括有激光二极管ld100，所述激光二极管ld100的正极与所述供能模块的输出电性连接，所述激光二极管ld100的负极与所述mos管q101的漏极电性连接。
11.优选的，所述供能模块中包括有激光器驱动电源，所述激光器驱动电源与所述发射模块之间电性连接有保护电路。
12.优选的，所述激光器驱动电源的一侧电性连接有电感l100和二极管d100，所述mos管q100的漏极电性连接在所述电感l100和所述二极管d100之间，所述mos管q100的源极电性接地。
13.优选的，所述保护电路包括有稳压二极管d101、滤波电容c100和充电限流电阻r100，所述稳压二极管d101和所述滤波电容c100并联连接在所述激光器驱动电源上，所述稳压二极管d101和所述滤波电容c100的另一端电性接地，所述充电限流电阻r100与激光二极管ld100的正极电性连接。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明增加了激光器发射检测电路，使得整个发射电路具备反馈环节，形成闭环控制流程，使得处理器能够直接的、真实的获取激光器的发射情况，同时通过采样激光器的电流情况，可以实现对激光器进行在线诊断，同时方便灵活控制发射功率和飞行时间计时起点，大大增加了系统灵活性。
15.本发明通过设计检测反馈电路，采集实际流过激光二极管的电流信号，从而实现直接诊断激光二极管是否正常工作；本发明增加的检测电路可以实现激光器的实时功率检测，并根据测量实际需要和电路本身器件参数动态自适应调整激光器发射功率。
附图说明
16.图1为本发明的系统模块示意图；图2为本发明的系统电路示意图；图3为本发明的在线诊断流程图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种激光雷达发射及在线诊断系统，包括供能模块、发射模块、检测模块和控制模块，所述控制模块上电性连接有所述供能模块，所述控制模块上电性连接有发射模块，所述供能模块与所述发射模块电性连接，所述发射模块还与所述检测模块电性连接，所述检测模块与处理器模块电性连接，所述处理器模块与所述控制模块电性连接，所述处理器模块根据检测模块输出信号和诊断控制策略反馈调整所述控制模块。
19.所述发射模块用于发射激光雷达信号；所述控制模块用于控制所述发射模块的激光雷达信号的发射；所述检测模块用于检测所述发射模块的电路工作状态；所述发射模块采用激光二极管作为激光器，所述处理器模块根据检测模块输出信号和诊断控制策略反馈调整所述控制模块。
20.其中，在实际使用中，可以根据测量实际需要调整发射电路参数，例如激光器根据用户设定的探测半径距离，根据雷达方程式可自动计算出实际需要的发射功率，如使用场景是测量相对狭小的空间，实际需要的发射功率小，处理器降低u100的驱动脉冲频率从而减小供能模块的输出电压，降低激光二极管的发射功率，同时减小adc的采样判定阈值。同理，若实际使用场景是测量比较开阔的空间，实际需要发发射功率大，则处理器增加u100的驱动脉冲频率从而提高供能模块输出电压，增加激光二极管发射功率，同时增加adc采样判定阈值。
21.另外，由于电路中分立元件较多，各个元件的一致性均有可能存在差异性从而影响发射功率的一致性，本发明通过高精度采样电阻和高速adc组成的监测电路，可以判断流过激光二极管的工作电流，进而推算实际发射功率，根据监测的实际发射功率和理想发射功率进行比较，若实际发射功率低于理想发射功率，则可通过处理器驱动控制模块提高u100的驱动脉冲频率从而增加供能模块输出电压达到提高发射功率的目的，反之，若实际发射功率高于理想发射功率，则可通过处理器驱动控制模块减小u100的驱动脉冲频率从而减小供能模块的输出电压以达到减小发射功率的目的。
22.为了实现对供电过程进行控制，并且实现驱动mos管q100，本实施例中，优选的，所述控制模块中包括有mos管q100，所述mos管q100的栅极上电性连接有驱动器u100，所述驱动器u100用于驱动所述mos管q100的运行。
23.为了实现对供能模块进行有效的控制调节，本实施例中，优选的，所述mos管q100采用的是氮化镓mos管，所述mos管q100的漏极与所述供能模块电性连接实现激光发射电源的控制。
24.为了实现对发射模块的激光雷达信号的发射进行控制调节，以及实现驱动控制，本实施例中，优选的，所述控制模块中还包括有mos管q101，所述mos管q101的栅极上电性连接驱动器u101，所述驱动器u101用于驱动所述mos管q101的运行，所述mos管q101采用的是氮化镓mos管，所述mos管q101的漏极与所述发射模块电性连接实现激光发射控制。
25.为了实现对发射模块的激光器电流进行采样，来检测激光器的发射状态，本实施例中，优选的，所述检测模块中包括有采样电路，所述采样电路采用的是电阻r101，所述电阻r101的一端与所述mos管q101的源极电性连接。
26.为了实现对采样的数据信息进行传输，实现反馈控制调节，对采样电阻电压值进行快速采样，并根据采样结果和诊断策略判断激光器状态，本实施例中，优选的，所述检测模块中还包括有高速adc，所述高速adc的一端与电阻r101的一端电性连接，所述高速adc的另一端输出检测信号传输给处理器，所述电阻r101的另一端电性接地。
27.为了实现对激光雷达信息进行发射，实现激光检测，本实施例中，优选的，所述发射模块中包括有激光二极管ld100，所述激光二极管ld100的正极与所述供能模块的输出电性连接，所述激光二极管ld100的负极与所述mos管q101的漏极电性连接。
28.为了实现对发射模块进行供电运行，并且实现安全防护，本实施例中，优选的，所述供能模块中包括有激光器驱动电源，所述激光器驱动电源与所述发射模块之间电性连接有保护电路。
29.为了实现对供能模块的供电过程进行控制调节，保持供电的稳定性，本实施例中，优选的，所述激光器驱动电源的一侧电性连接有电感l100和二极管d100，所述mos管q100的漏极电性连接在所述电感l100和所述二极管d100之间，所述mos管q100的源极电性接地。
30.为了实现对供电的电压进行稳压保护，保护后续的电子元器件，本实施例中，优选的，所述保护电路包括有稳压二极管d101、滤波电容c100和充电限流电阻r100，所述稳压二极管d101和所述滤波电容c100并联连接在所述激光器驱动电源上，所述稳压二极管d101和所述滤波电容c100的另一端电性接地，所述充电限流电阻r100与激光二极管ld100的正极电性连接。
31.参阅图1-图3，本发明的工作原理及使用流程：控制模块，与常规激光发射电路相同，主要包括：mos管q100，通常为氮化镓mos管，与供能模块连接实现激光发射电源的控制；驱动器u100，与mos管q100连接，用于驱动mos管q100；mos管q101，通常为氮化镓mos管，与发射模块连接实现激光发射的控制；驱动器u101，与mos管q101连接，用于驱动mos管q101；保护电路，连接在供能电路和发射模块之间，用于保护器件。包括稳压二极管d101、滤波电容c100和充电限流电阻r100。
32.发射模块，主要包括：激光二极管ld100，正极与供能模块的输出连接，负极与控制模块相连接。
33.检测模块，主要包括：采样电阻，控制电路中mos管q101导通后，激光器和采样电阻串联，采样电阻即可采样激光器电流来检测激光器的发射状态。
34.高速adc，对采样电阻电压值进行快速采样，并根据采样结果和诊断策略判断激光器状态，进一步生成解决方案。
35.参考图2和图3，激光二极管ld100发射时，控制模块中的驱动器u100的驱动脉冲频率能够控制供能模块提供激光二极管ld100发射所需的合适电压，同时利用稳压二极管d101、滤波电容c100对电源进行箝位保护和滤波，由控制模块中的驱动器u101的输入端输入驱动脉冲信号，该脉冲信号通常是几十到几百纳秒的脉冲宽度，在脉冲信号的高电平持续期间，mos管q101导通从而使激光器发射激光。
36.常规设计中mos管q101的源级直接接地，本发明将mos管q101的源级与采样电阻连
接，采样电阻可以采样流过激光器的电流信号。采样电阻连接在高速adc的输入端，高速adc采样激光二极管ld100发射期间的信号，并将采样结果传输到处理器，处理器能够计算激光器的实际发射功率，并根据激光二极管ld100的实际功率和系统设计的额定标准功率进行比较，通过激光二极管ld100的诊断和控制策略，动态调整控制模块中的驱动器u100的驱动脉冲参数，进而调整供能模块的输出电压，进而达到动态调整激光二极管ld100的发射功率的效果。同时处理器可以选用adc采样的数据并通过软件灵活设计合理的采样阈值的输出作为激光飞行时间计数开始，可以使测量更加灵活。
37.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于，包括供能模块、发射模块、检测模块和控制模块，所述控制模块上电性连接有所述供能模块，所述控制模块上电性连接有发射模块，所述供能模块与所述发射模块电性连接，所述发射模块还与所述检测模块电性连接，所述检测模块与处理器模块电性连接，所述处理器模块与所述控制模块电性连接；所述发射模块用于发射激光雷达信号；所述控制模块用于控制所述发射模块的激光雷达信号的发射；所述检测模块用于检测所述发射模块的电路工作状态；所述处理器模块用于根据检测模块反馈的信号和诊断控制策略进行判断分析，并根据分析结果驱动所述控制模块进行反馈调节；所述发射模块采用激光二极管作为激光器，所述处理器模块根据检测模块输出信号和诊断控制策略反馈调整所述控制模块。2.根据权利要求1所述的一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于：所述控制模块中包括有mos管q100，所述mos管q100的栅极上电性连接有驱动器u100，所述驱动器u100用于驱动所述mos管q100的运行。3.根据权利要求2所述的一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于：所述mos管q100采用的是氮化镓mos管，所述mos管q100的漏极与所述供能模块电性连接实现激光发射电源的控制。4.根据权利要求3所述的一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于：所述控制模块中还包括有mos管q101，所述mos管q101的栅极上电性连接驱动器u101，所述驱动器u101用于驱动所述mos管q101的运行，所述mos管q101采用的是氮化镓mos管，所述mos管q101的漏极与所述发射模块电性连接实现激光发射控制。5.根据权利要求4所述的一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于：所述检测模块中还包括有高速adc，所述高速adc的一端与电阻r101的一端电性连接，所述高速adc的另一端输出检测信号传输给处理器，所述电阻r101的另一端电性接地。6.根据权利要求5所述的一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于：所述发射模块中包括有激光二极管ld100，所述激光二极管ld100的正极与所述供能模块的输出电性连接，所述激光二极管ld100的负极与所述mos管q101的漏极电性连接。7.根据权利要求2所述的一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于：所述供能模块中包括有激光器驱动电源，所述激光器驱动电源与所述发射模块之间电性连接有保护电路。8.根据权利要求7所述的一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于：所述激光器驱动电源的一侧电性连接有电感l100和二极管d100，所述mos管q100的漏极电性连接在所述电感l100和所述二极管d100之间，所述mos管q100的源极电性接地。9.根据权利要求8所述的一种激光雷达发射及在线诊断系统，其特征在于：所述保护电路包括有稳压二极管d101、滤波电容c100和充电限流电阻r100，所述稳压二极管d101和所述滤波电容c100并联连接在所述激光器驱动电源上，所述稳压二极管d101和所述滤波电容c100的另一端电性接地，所述充电限流电阻r100与激光二极管ld100的正极电性连接。

技术总结

本发明公开了一种激光雷达发射及在线诊断系统；包括供能模块、发射模块、检测模块和控制模块，所述控制模块上电性连接有所述供能模块，所述控制模块上电性连接有发射模块，所述供能模块与所述发射模块电性连接，所述发射模块还与所述检测模块电性连接，所述检测模块与处理器模块电性连接，所述处理器模块与所述控制模块电性连接；本发明增加了检测电路，使得整个发射电路具备反馈环节，形成闭环控制流程，采集实际流过激光二极管的电流信号，诊断激光二极管是否正常工作；以及对激光器的实时功率检测，根据测量实际需要和电路本身器件参数动态自适应调整激光器发射功率。数动态自适应调整激光器发射功率。数动态自适应调整激光器发射功率。