一种基于同步时序的时间数字转换系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于同步时序的时间数字转换系统，该系统包括：偏置模块、多相时钟同步模块、内插量化模块、追及量化模块、计数器模块和数据整合输出模块，偏置模块与第一信号输入端连接，多相时钟同步模块与第二信号输入端、第三信号输入端和偏置模块连接，内插量化模块、计数器模块和追及量化模块与多相时钟同步模块连接，追及量化模块还与第二信号输入端、第三信号输入端、偏置模块连接，内插量化模块、计数器模块、追及量化模块与数据整合输出模块连接。本发明专利技术采用多相时钟同步模块，避免了异步系统的信号竞争与冒险问题，减少了系统误差，而且信号提取和检测均基于多相时钟同步模块完成，避免了层间数据失配造成的系统误差，提高了检测精度。

A time digital conversion system based on synchronous time sequence

【技术实现步骤摘要】
一种基于同步时序的时间数字转换系统技术邻域本专利技术属于激光雷达光信号接收机系统
，具体涉及一种基于同步时序的时间数字转换系统。
技术介绍
1960年，世界第一台激光器问世，激光便首先在1961年被用于测距系统。由于激光具有高准直性、高单色性、高功率密度和高相干性等一系列优良的光学性能，各种应用于不同场景、不同范围的测距技术不断地推陈出新。从小至接近激光波长的微米级范围、厘米级的物体形状和远近、数公里到数十公里的目标物距离、大到地球与卫星甚至月球之间的距离，都可以利用激光来精确测量。随着科技的发展，激光雷达的应用范围越来越广泛，譬如汽车或航天器的导航与防撞、三维空间概貌扫描、气象侦测、地质检测等，根据目前公开的报道，无人驾驶汽车的各主要研究机构如谷歌、福特、百度等均采用扫描式激光雷达来收集数据。汽车高速行驶时，通过激光雷达实时扫描两车之间的距离和相对速度，为行车系统提供障碍物信息，可以降低事故发生的概率。激光雷达利用激光发射器发出激光照射在被探测的物体上，由目标物反射回的激光回波被工作在线性模式的雪崩光电二极管接收并转换为电流信号，再由前端模拟接收器将雪崩光电二极管产生的脉冲电流线性地转换为电压信号，然后利用时间数字转化电路得出脉冲的飞行时间信息，或者由模数转换器采集回波脉冲的幅值，最后提供给后续的数字信号处理器做进一步处理。在时间数字转化系统，尤其是对于自动驾驶的时间数字转化系统而言，对时间数字转换系统的精度和检测稳定性，一致性提出了极高的要求；特别的，时间数字转换系统的单次检测精度也成为了传统结构无法逾越的难关。由于激光雷达的发射和回波接收与内部芯片永远为异步时序，存在传统结构固有的异步系统误差问题，检测精度较低；后端数字校准，或是多次测量可以部分提高传统时间数字转换器的精度。但这种方法难以满足测距激光雷达对高准确度、高速、单次测量的应用要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于同步时序的时间数字转换系统。本专利技术实施例提供了一种基于同步时序的时间数字转换系统，该系统包括：偏置模块、多相时钟同步模块、内插量化模块、追及量化模块、计数器模块和数据整合输出模块，其中，所述偏置模块，连接第一信号输入端，用于根据所述第一信号输入端的参考时钟得到N个相位时钟信号和一偏置电压，N为大于0的整数；所述多相时钟同步模块，连接第二信号输入端、第三信号输入端和所述偏置模块，用于根据所述N个相位时钟信号分别对所述第二信号输入端的开始信号、所述第三信号输入端的终止信号进行采样、时钟选择、第一延时匹配处理，得到计数器时钟信号、计数器终止信号、起始段独热码信号、终止段独热码信号、第一被追及信号和第二被追及信号；所述计数器模块，连接所述多相时钟同步模块，用于根据所述计数器时钟信号和所述计数器终止信号对所述开始信号和所述终止信号进行第一预设处理得到第一层度量结果；所述内插量化模块，连接所述多相时钟同步模块，用于对所述起始段独热码信号和所述终止段独热码信号进行第二预设处理得到第二层度量结果；所述追及量化模块，连接所述第二信号输入端、所述第三信号输入端，用于对所述开始信号、所述终止信号进行第二延时匹配处理，得到第一追及信号和第二追及信号；所述追及量化模块，还连接所述偏置模块和所述多相时钟同步模块，还用于根据所述偏置电压对所述第一追及信号、所述第二追及信号、所述第一被追及信号和所述第二被追及信号进行第三预设处理得到第三层度量结果；所述数据整合输出模块，连接所述内插量化模块、所述计数器模块和所述追及量化模块，用于对所述第一层度量结果、所述第二层度量结果和所述第三层度量结果进行整合处理得到所述时间数字转换系统的输出。在本专利技术的一个实施例中，所述多相时钟同步模块包括第一同步采样模块、第二同步采样模块、时钟选择模块、信号同步延时匹配模块，其中，所述第一同步采样模块，连接所述第二信号输入端、所述偏置模块、所述内插量化模块和所述追及量化模块，用于根据所述N个相位时钟信号对所述开始信号进行采样处理得到计数器时钟选择信号、所述起始段独热码信号和所述第一被追及信号，并将所述起始段独热码信号输入至所述内插量化模块，所述第一被追及信号输入至所述追及量化模块；所述第二同步采样模块，连接所述第三信号输入端、所述偏置模块、所述内插量化模块和所述追及量化模块，用于根据所述N个相位时钟信号对所述开始信号进行采样处理得到计数器终止选择信号、所述终止段独热码信号和所述第二被追及信号，并将所述终止段独热码信号输入至所述内插量化模块，所述第二被追及信号输入至所述追及量化模块；所述时钟选择模块，连接所述第一同步采样模块和所述计数器模块，用于根据所述计数器时钟选择信号进行时钟选择处理得到所述计数器时钟信号，并将所述计数器时钟信号输入至所述计数器模块；所述信号同步延时匹配模块，连接所述第二同步采样模块和所述计数器模块，用于根据所述计数器终止选择信号进行第一延时匹配处理得到所述计数器终止信号，并将所述计数器终止信号输入至所述计数器模块。在本专利技术的一个实施例中，所述第一同步采样模块包括N个第一同步采集单元、第一逻辑单元，其中，第n个所述第一同步采集单元的输入端与所述偏置模块的第n个时钟输出端、所述偏置模块的第n+1个时钟输出端、所述第一同步采样模块的输出端连接，其中，0＜n＜N，对于第N个所述第一同步采集单元，第N个所述第一同步采集单元的输入端与所述偏置模块的第N个时钟输出端、所述偏置模块的第1个时钟输出端、所述第一同步采样模块的输出端连接，N个所述第一同步采集单元的输出端均与所述第一逻辑单元的输入端、所述时钟选择模块连接，所述第一逻辑单元的输出端与所述时钟选择模块连接。在本专利技术的一个实施例中，每个所述第一同步采集单元包括第一触发器、第二触发器、第三触发器、第二逻辑单元，其中，所述第一触发器的数据输入端与所述第二信号输入端连接，对于第n个所述第一同步采集单元，所述第一触发器的时钟输入端与所述偏置模块的第n个时钟输出端连接，所述第二触发器的时钟输入端与所述偏置模块的第n+1个时钟输出端连接，对于第N个所述第一同步采集单元，所述第一触发器的时钟输入端与所述偏置模块的第N个时钟输出端连接，所述第二触发器的时钟输入端与所述偏置模块的第1个时钟输出端连接，所述第二逻辑单元的输入端与所述第一同步采样模块输出端、第四信号输入端连接，所述第二逻辑单元的输出端与所述第一触发器的清零端、所述第二触发器的清零端连接，所述第一触发器的第一输出端与所述第二触发器的数据输入端连接，所述第二触发器的第一输出端与所述第三触发器的时钟输入端连接，所述第一触发器的第二输出端、所述第二触发器的第二输出端、所述第三触发器的第二输出端均悬空，所述第三触发器的数据输入端与VDD连接，所述第三触发器的清零端与所述第四信号输入端连接，所述第三触发器的第一输出端与所述第一逻辑单元、所述时钟选择模块连接。在本专利技术的一个实施例中，所述第二同步采样模块包括M个第二同步采集单元、第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于同步时序的时间数字转换系统，其特征在于，包括：偏置模块、多相时钟同步模块、内插量化模块、追及量化模块、计数器模块和数据整合输出模块，其中，/n所述偏置模块，连接第一信号输入端，用于根据所述第一信号输入端的参考时钟得到N个相位时钟信号和一偏置电压，N为大于0的整数；/n所述多相时钟同步模块，连接第二信号输入端、第三信号输入端和所述偏置模块，用于根据所述N个相位时钟信号分别对所述第二信号输入端的开始信号、所述第三信号输入端的终止信号进行采样、时钟选择、第一延时匹配处理，得到计数器时钟信号、计数器终止信号、起始段独热码信号、终止段独热码信号、第一被追及信号和第二被追及信号；/n所述计数器模块，连接所述多相时钟同步模块，用于根据所述计数器时钟信号和所述计数器终止信号对所述开始信号和所述终止信号进行第一预设处理得到第一层度量结果；/n所述内插量化模块，连接所述多相时钟同步模块，用于对所述起始段独热码信号和所述终止段独热码信号进行第二预设处理得到第二层度量结果；/n所述追及量化模块，连接所述第二信号输入端、所述第三信号输入端，用于对所述开始信号、所述终止信号进行第二延时匹配处理，得到第一追及信号和第二追及信号；/n所述追及量化模块，还连接所述偏置模块和所述多相时钟同步模块，还用于根据所述偏置电压对所述第一追及信号、所述第二追及信号、所述第一被追及信号和所述第二被追及信号进行第三预设处理得到第三层度量结果；/n所述数据整合输出模块，连接所述内插量化模块、所述计数器模块和所述追及量化模块，用于对所述第一层度量结果、所述第二层度量结果和所述第三层度量结果进行整合处理得到所述时间数字转换系统的输出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于同步时序的时间数字转换系统，其特征在于，包括：偏置模块、多相时钟同步模块、内插量化模块、追及量化模块、计数器模块和数据整合输出模块，其中，
所述偏置模块，连接第一信号输入端，用于根据所述第一信号输入端的参考时钟得到N个相位时钟信号和一偏置电压，N为大于0的整数；
所述多相时钟同步模块，连接第二信号输入端、第三信号输入端和所述偏置模块，用于根据所述N个相位时钟信号分别对所述第二信号输入端的开始信号、所述第三信号输入端的终止信号进行采样、时钟选择、第一延时匹配处理，得到计数器时钟信号、计数器终止信号、起始段独热码信号、终止段独热码信号、第一被追及信号和第二被追及信号；
所述计数器模块，连接所述多相时钟同步模块，用于根据所述计数器时钟信号和所述计数器终止信号对所述开始信号和所述终止信号进行第一预设处理得到第一层度量结果；
所述内插量化模块，连接所述多相时钟同步模块，用于对所述起始段独热码信号和所述终止段独热码信号进行第二预设处理得到第二层度量结果；
所述追及量化模块，连接所述第二信号输入端、所述第三信号输入端，用于对所述开始信号、所述终止信号进行第二延时匹配处理，得到第一追及信号和第二追及信号；
所述追及量化模块，还连接所述偏置模块和所述多相时钟同步模块，还用于根据所述偏置电压对所述第一追及信号、所述第二追及信号、所述第一被追及信号和所述第二被追及信号进行第三预设处理得到第三层度量结果；
所述数据整合输出模块，连接所述内插量化模块、所述计数器模块和所述追及量化模块，用于对所述第一层度量结果、所述第二层度量结果和所述第三层度量结果进行整合处理得到所述时间数字转换系统的输出。


2.根据权利要求1所述的基于同步时序的时间数字转换系统，其特征在于，所述多相时钟同步模块包括第一同步采样模块、第二同步采样模块、时钟选择模块、信号同步延时匹配模块，其中，
所述第一同步采样模块，连接所述第二信号输入端、所述偏置模块、所述内插量化模块和所述追及量化模块，用于根据所述N个相位时钟信号对所述开始信号进行采样处理得到计数器时钟选择信号、所述起始段独热码信号和所述第一被追及信号，并将所述起始段独热码信号输入至所述内插量化模块，所述第一被追及信号输入至所述追及量化模块；
所述第二同步采样模块，连接所述第三信号输入端、所述偏置模块、所述内插量化模块和所述追及量化模块，用于根据所述N个相位时钟信号对所述开始信号进行采样处理得到计数器终止选择信号、所述终止段独热码信号和所述第二被追及信号，并将所述终止段独热码信号输入至所述内插量化模块，所述第二被追及信号输入至所述追及量化模块；
所述时钟选择模块，连接所述第一同步采样模块和所述计数器模块，用于根据所述计数器时钟选择信号进行时钟选择处理得到所述计数器时钟信号，并将所述计数器时钟信号输入至所述计数器模块；
所述信号同步延时匹配模块，连接所述第二同步采样模块和所述计数器模块，用于根据所述计数器终止选择信号进行第一延时匹配处理得到所述计数器终止信号，并将所述计数器终止信号输入至所述计数器模块。


3.根据权利要求2所述的基于同步时序的时间数字转换系统，其特征在于，所述第一同步采样模块包括N个第一同步采集单元、第一逻辑单元，其中，
第n个所述第一同步采集单元的输入端与所述偏置模块的第n个时钟输出端、所述偏置模块的第n+1个时钟输出端、所述第一同步采样模块的输出端连接，其中，0＜n＜N，对于第N个所述第一同步采集单元，第N个所述第一同步采集单元的输入端与所述偏置模块的第N个时钟输出端、所述偏置模块的第1个时钟输出端、所述第一同步采样模块的输出端连接，N个所述第一同步采集单元的输出端均与所述第一逻辑单元的输入端、所述时钟选择模块连接，所述第一逻辑单元的输出端与所述时钟选择模块连接。


4.根据权利要求3所述的基于同步时序的时间数字转换系统，其特征在于，每个所述第一同步采集单元包括第一触发器、第二触发器、第三触发器、第二逻辑单元，其中，
所述第一触发器的数据输入端与所述第二信号输入端连接，对于第n个所述第一同步采集单元，所述第一触发器的时钟输入端与所述偏置模块的第n个时钟输出端连接，所述第二触发器的时钟输入端与所述偏置模块的第n+1个时钟输出端连接，对于第N个所述第一同步采集单元，所述第一触发器的时钟输入端与所述偏置模块的第N个时钟输出端连接，所述第二触发器的时钟输入端与所述偏置模块的第1个时钟输出端连接，所述第二逻辑单元的输入端与所述第一同步采样模块输出端、第四信号输入端连接，所述第二逻辑单元的输出端与所述第一触发器的清零端、所述第二触发器的清零端连接，所述第一触发器的第一输出端与所述第二触发器的数据输入端连接，所述第二触发器的第一输出端与所述第三触发器的时钟输入端连接，所述第一触发器的第二输出端、所述第二触发器的第二输出端、所述第三触发器的第二输出端均悬空，所述第三触发器的数据输入端与VDD连接，所述第三触发器的清零端与所述第四信号输入端连接，所述第三触发器的第一输出端与所述第一逻辑单元、所述时钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑞，张玮，刘马良，王夏宇，朱樟明，
申请(专利权)人：宁波芯辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33