一种多路激光飞行时间并行采集系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种多路激光飞行时间并行采集系统。该系统包括：激光发射阵列器，用于扫描发射多路激光信号；回波信号接收阵列器，用于将多路回波光信号转换成多路电信号发送至回波信号处理器；回波信号处理器，用于对多路电信号放大整形，将放大整形后的多路电信号发送至现场可编程门阵列芯片；现场可编程门阵列芯片包括多路延时器和1个计时器，多路延时器用于对放大整形后的多路电信号进行延时处理，将多路延时处理后的电信号合并为一路输出信号发送至计时器，其中每路延时处理后的电信号在时间上互不重叠；计时器用于根据接收到的输出信号获取多路激光飞行时间。本实用新型专利技术不需要额外的TDC芯片，占用FPGA内部资源低，测量精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种多路激光飞行时间并行采集系统
本技术涉及激光
，具体涉及一种多路激光飞行时间并行采集系统。
技术介绍
激光传感器：利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。激光飞行时间的测量效果决定了激光传感器的测距精度，目前单通道激光传感器已经较为成熟，多采用专用时间测量芯片(TimetoDigitalConverter，TDC)来记录激光飞行时间，比如TDC-GP21等，这种方法每路回波信号都需要配有一个专用计时芯片，成本较高，设计复杂，不适用于多通道扫描式激光传感器。针对多通道激光飞行时间测量，现有技术中基于现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)芯片，为了实现精确计时，每路回波信号都至少配备一路计时模块，每路计时模块中包括四个计时器，大量占用FPGA资源，如果测量路数过多，导致计时不稳定。
技术实现思路
本技术实施例提供一种多路激光飞行时间并行采集系统，用于解决现有的多路激光飞行时间并行采集系统FPGA资源消耗大、计时不稳定的问题。本技术实施例提供了一种多路激光飞行时间并行采集系统，包括：依次连接的激光发射阵列器、回波信号接收阵列器、回波信号处理器和现场可编程门阵列芯片；所述激光发射阵列器，用于扫描发射多路激光信号；所述回波信号接收阵列器，用于接收所述多路激光信号的多路回波光信号，将所述多路回波光信号转换成多路电信号发送至所述回波信号处理器；所述回波信号处理器，用于对所述多路电信号放大整形，将放大整形后的多路电信号发送至所述现场可编程门阵列芯片；所述现场可编程门阵列芯片包括多路延时器和1个计时器，所述多路延时器用于对所述放大整形后的多路电信号进行延时处理，将所述多路延时处理后的电信号合并为一路输出信号发送至所述计时器，其中每路延时处理后的电信号在时间上互不重叠；所述计时器用于根据接收到的输出信号获取多路激光飞行时间。可选地，所述延时器包括计数器和进位链，所述计数器和所述进位链用于获取与所述延时器对应的放大整形后的电信号的延时时间。可选地，所述现场可编程门阵列芯片还与所述激光发射阵列器相连；所述现场可编程门阵列芯片还用于在所述计时器开始计时的同时，向所述激光发射阵列器发送激光发射指令。可选地，所述回波信号接收阵列器包括多路高压驱动电路、多个单点雪崩光电二极管或多个线阵雪崩光电二极管。可选地，所述回波信号处理器包括多路回波信号放大电路和多路电压阈值比较电路；所述多路回波信号放大电路用于对所述多路电信号进行放大处理；所述多路电压阈值比较电路用于对放大处理后的多路电信号进行整形处理。本技术实施例提供的多路激光飞行时间并行采集系统，激光发射阵列器，用于扫描发射多路激光信号；回波信号接收阵列器，用于将多路回波光信号转换成多路电信号发送至回波信号处理器；回波信号处理器，用于对多路电信号放大整形，将放大整形后的多路电信号发送至现场可编程门阵列芯片；现场可编程门阵列芯片包括多路延时器和1个计时器，多路延时器用于对放大整形后的多路电信号进行延时处理，将多路延时处理后的电信号合并为一路输出信号发送至计时器，其中每路延时处理后的电信号在时间上互不重叠；计时器用于根据接收到的输出信号获取多路激光飞行时间。本技术利用FPGA实现多路激光回波并行计时，不需要额外的TDC芯片，占用FPGA内部资源低，测量精度高。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术一个实施例的多路激光飞行时间并行采集系统的结构示意图；图2是本技术一个实施例的多路激光飞行时间并行采集方法的流程示意图；图3是本技术一个实施例的单路延时器的延时时序图；图4示出了本技术一个实施例的四路激光飞行时间并行采集时序图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1是本技术一个实施例的多路激光飞行时间并行采集系统的结构示意图。如图1所示，本技术实施例的多路激光飞行时间并行采集系统包括：依次连接的激光发射阵列器11、回波信号接收阵列器12、回波信号处理器13和现场可编程门阵列芯片14；激光发射阵列器11，用于扫描发射多路激光信号；需要说明的是，激光发射阵列器11可实现连续角度扫描发射多路激光信号。回波信号接收阵列器12，用于接收所述多路激光信号的多路回波光信号，将所述多路回波光信号转换成多路电信号发送至回波信号处理器13；回波信号处理器13，用于对所述多路电信号放大整形，将放大整形后的多路电信号发送至现场可编程门阵列芯片14；现场可编程门阵列芯片14包括多路延时器141和1个计时器142，所述多路延时器用于对所述放大整形后的多路电信号进行延时处理，将所述多路延时处理后的电信号合并为一路输出信号发送至计时器142，其中每路延时处理后的电信号在时间上互不重叠；在实际应用中，现场可编程门阵列芯片14还与激光发射阵列器11相连；现场可编程门阵列芯片14还用于在计时器142开始计时的同时，向激光发射阵列器11发送激光发射指令。可理解的是，本技术实施例的激光发射阵列器11由FPGA控制，进行N路激光连续角度并行扫描，激光发射频率为F。计时器142用于根据接收到的输出信号获取多路激光飞行时间。以下结合图1具体说明本技术实施例的多路激光飞行时间并行采集系统的工作原理。FPGA14发出START信号，激光发射阵列器11扫描发射N(N>1)路激光脉冲信号；回波信号接收阵列器12接收相同扫描角度的N路回波光信号，将N路回波光信号转换成N路电信号传输给回波信号处理器13；回波信号处理器13对N路电信号进行放大整形，向FPGA输出N路STOPn_in信号；FPGA14，包括N路延时器141、1个计时器142，通过N路延时器141对N路STOPn_in信号进行延时处理，并将延时后的N路STOPn_out信号合并成一路STOP信号送入计时器142，每路延时处理后STOPn_out在时间上互不重叠。本技术提供的多路激光飞行时间并行采集系统，利用FPGA实现多路激光回波并行计时，不需要额外的TDC芯片，占用FPGA内部资源低，测量精度高。具体地，延时器141包括计数器和进位链，所述计数器和所述进位链用于获取与延时器141对应的放大整形后的电信号的延时时间。进一步地，回波信号接收阵列器12包括多路高压驱动电路、多个单点雪崩光电二极管或多个线阵雪崩光电二极管。进一步地，回波信号处理器13包括多路回波信号放大电路和多路电压阈值比较电路；所述多路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路激光飞行时间并行采集系统，其特征在于，包括：依次连接的激光发射阵列器、回波信号接收阵列器、回波信号处理器和现场可编程门阵列芯片；所述激光发射阵列器，用于扫描发射多路激光信号；所述回波信号接收阵列器，用于接收所述多路激光信号的多路回波光信号，将所述多路回波光信号转换成多路电信号发送至所述回波信号处理器；所述回波信号处理器，用于对所述多路电信号放大整形，将放大整形后的多路电信号发送至所述现场可编程门阵列芯片；所述现场可编程门阵列芯片包括多路延时器和1个计时器，所述多路延时器用于对所述放大整形后的多路电信号进行延时处理，将所述多路延时处理后的电信号合并为一路输出信号发送至所述计时器，其中每路延时处理后的电信号在时间上互不重叠；所述计时器用于根据接收到的输出信号获取多路激光飞行时间。

【技术特征摘要】
1.一种多路激光飞行时间并行采集系统，其特征在于，包括：依次连接的激光发射阵列器、回波信号接收阵列器、回波信号处理器和现场可编程门阵列芯片；所述激光发射阵列器，用于扫描发射多路激光信号；所述回波信号接收阵列器，用于接收所述多路激光信号的多路回波光信号，将所述多路回波光信号转换成多路电信号发送至所述回波信号处理器；所述回波信号处理器，用于对所述多路电信号放大整形，将放大整形后的多路电信号发送至所述现场可编程门阵列芯片；所述现场可编程门阵列芯片包括多路延时器和1个计时器，所述多路延时器用于对所述放大整形后的多路电信号进行延时处理，将所述多路延时处理后的电信号合并为一路输出信号发送至所述计时器，其中每路延时处理后的电信号在时间上互不重叠；所述计时器用于根据接收到的输出信号获取多路激光飞行时间。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：马胜利，王泮义，王庆飞，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11