[发明专利]一种激光雷达的扫描驱动电路及控制方法

说明书

本发明涉及一种激光雷达的扫描驱动电路及控制方法。该扫描驱动电路包括：充电电路，包括多条充电支路，其中，每条充电支路分别包括充电开关管及储能电容；放电电路，包括激光发射器及放电开关管，其中，激光发射器集成有多路激光发射单元，每路激光发射单元的第一端连接一个对应储能电容的第一端，放电开关管的第一端连接各路激光发射单元的第二端，而其第二端接地；以及控制器，通信连接各充电开关管及放电开关管，适于根据激光雷达的扫描时序，控制放电开关管配合各充电开关管逐一进行各储能电容的充电和脉冲放电，以进行待测空间的激光扫描。

技术领域

本发明涉及高功率脉冲技术及半导体激光器的驱动技术，尤其涉及一种激光雷达的扫描驱动电路，以及一种激光雷达的控制方法。

背景技术

在激光雷达领域，目前成熟且可实际应用的雷达系统普遍采用机械扫描式结构进行被测空间的激光扫描。这种机械扫描式的激光雷达仅需一个激光光源，通过可旋转或可移动的机械结构来调整激光光源的照射方向，以确定各空间方向上的探测目标到激光雷达的距离。然而，这种可旋转或可移动的机械结构普遍存在生产成本高、稳定性差、调试困难、维修不方便等缺陷。

为了克服机械扫描式激光雷达的上述缺陷，本领域的技术人员提出了一种基于飞时（Time of Flight，ToF）测距法的闪光（FLASH）扫描方式的构想。这种FLASH扫描方式采用多路位置固定的激光器作为光源，通过依次点亮部分激光光源的方式来依次扫描全视场范围中的各部分空间，从而实现相同的空间扫描功能。因此，这种FLASH扫描方式能够完全脱离机械结构进行空间扫描，从根本上革除了机械扫描方式的种种弊端，展现出更具潜力的应用前景。

请参考图1，图1示出了一种现有的激光二极管的驱动电路的示意图。如图1所示，现有激光二极管的驱动电路包含充电开关管11、储能电容12及放电开关管13的驱动电路。在充电过程中，充电开关管11开通而放电开关管13关断。充电电源通过充电开关管11为储能电容12充电。储能电容12上的电压随充电时间的增长而上升。在放电过程中，充电开关管11关断而放电开关管13开通。储能电容12通过放电开关管13向激光二极管14放电，以驱动激光二极管14发射激光。储能电容12上的电压随放电时间的增长而下降。

为了实现多路激光器分时独立驱动的功能，现有的FLASH扫描式激光雷达系统需要为每一路激光器单独配置一条图1所示的驱动电路，才能满足FLASH扫描方式依次点亮部分激光光源的扫描需求。然而，当激光雷达的扫描路数较多或多路激光器的集成度较高时，受到电容器12、开关管11、13及开关管驱动器等器件的尺寸限制，这种为每一路激光器单独设计一条驱动电路的方案难以实现驱动电路的紧凑化设计，无法输出大功率、窄脉冲的驱动电流，因而无法满足远距离激光雷达对大功率、窄脉冲激光的使用需求。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种半导体激光器的驱动技术，用于提升驱动电路的紧凑度以优化回路寄生参数，以便输出大功率、窄脉冲的驱动电流来满足远距离激光雷达对大功率、窄脉冲激光的使用需求。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种激光雷达的扫描驱动电路，以及一种激光雷达的控制方法，用于提升驱动电路的紧凑度以优化回路寄生参数，以便输出大功率、窄脉冲的驱动电流来满足远距离激光雷达对大功率、窄脉冲激光的使用需求。