基于飞行时间的测距方法和相关测距系统技术方案

本申请公开了一种基于飞行时间的测距方法和基于飞行时间的测距系统。所述测距方法包括：从脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲，其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定，且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号；使飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间，相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果；根据所述采样结果，检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间；以及根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。

Time of flight based ranging method and correlation ranging system

【技术实现步骤摘要】
基于飞行时间的测距方法和相关测距系统
本申请涉及测距和深度传感技术，尤其涉及一种基于飞行时间的测距方法，及其相关的测距系统。
技术介绍
基于飞行时间（timeofflight，TOF）的距离测量技术中，脉冲调制（pulsemodulation）通过光脉冲发送和接收的时间差来测量目标物的距离，具备了较简单的测量机制。脉冲调制对时间测量精度要求较高，当同一场合有多个装置同时执行使用脉冲调制的基于飞行时间的距离测量时，各装置可能会接收到其他装置发出的脉冲产生的反射光信号，因而产生互相干扰的情况，成为亟需解决的问题之一。
技术实现思路
本申请的一实施例公开了一种基于飞行时间的测距方法，包括：从脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲，其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定，且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号；使飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间，相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果；根据所述采样结果，检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间；以及根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。本申请的另一实施例公开了一种基于飞行时间的测距系统，包括：脉冲产生单元；控制电路，耦接于所述脉冲产生单元，用以控制所述脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲，其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定，且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号；以及飞行时间传感器，由所述控制电路所控制，用以依据所述多个脉冲的发送时间，相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果，并根据所述采样结果，检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间，以及根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。本申请所公开的基于飞行时间的测距方法及相关测距系统可以请通过使同一测距系统的多个光脉冲的发送周期实时的变化来避免测距系统之间的互相干扰。附图说明图1是本申请基于飞行时间的测距系统的一实施例的功能方框示意图；图2是本申请的脉冲产生单元发送任意相邻两次光脉冲的信号时序的一实施例的示意图；图3是图1所示的测距系统的像素阵列中单个像素的电路结构的一实施例的示意图；图4是图3所示的像素所涉及的信号时序的一实施例的示意图；图5是本申请的脉冲产生单元发送任意相邻两次光脉冲组的信号时序的一实施例的示意图；图6是图3所示的像素所涉及的信号时序的另一实施例的示意图。具体实施方式以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本申请内容的不同特征。下文所述之元件/组件与配置的具体例子是用以简化本申请内容。当可想见，这些叙述仅为示例，其本意并非用于限制本申请内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的元件/组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本申请内容可能会在多个实施例中重复使用元件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。再者，在此处使用空间上相对的词汇，譬如「之下」、「下方」、「低于」、「之上」、「上方」及与其相似者，可能是为了方便说明图中所绘示的一组件或特征相对于另一或多个组件或特征之间的关系。这些空间上相对的词汇其本意除了图中所绘示的方位之外，还涵盖了装置在使用或操作中所处的多种不同方位。可能将所述设备放置于其他方位（如，旋转90度或处于其他方位），而这些空间上相对的描述词汇就应该做相应的解释。虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「相同」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10%、5%、1%或0.5%之内。或者是，「相同」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属
中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比（例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者）均经过「相同」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。本申请所公开的飞行时间测距方案可通过从脉冲产生单元以不固定的发送周期间歇性地发送脉冲，并且在飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间，相对应地持续执行多次的信号采样，以得到相对应的反射信号（由目标物反射所述单个脉冲而产生）的采样结果，从而实现基于脉冲调制的模拟连续波调制（continuouswavemodulation）的传感机制，同时避免与其他飞行时间测距装置互相干扰。进一步的说明如下。图1是本申请基于飞行时间的测距系统的一实施例的功能方框示意图。测距系统100可用于探测目标物102与测距系统100之间的距离，需注意的是，目标物102与测距系统100之间的距离应小于或等于测距系统100的最大测量距离。举例来说（但本申请不限于此），测距系统100可以是三维成像系统或者深度传感系统，其可采用时间飞行法来测量周遭目标物的距离或深度，从而获得景深和三维图像信息。值得注意的是，测距系统100可实施为多种不同类型的飞行时间测距系统，诸如基于飞行时间的光学测距系统、基于飞行时间的声波测距系统、基于飞行时间的雷达测距系统，或其他类型的飞行时间测距系统。为简洁起见，以下以测距系统100实施为光学测距系统的实施例来说明本申请的飞行时间测距方案。然而，本领域所属技术人员应可了解本申请的飞行时间测距方案可应用于任何基于飞行时间的测距系统。测距系统100可包括（但不限于）一脉冲产生单元110、一控制电路120和一飞行时间传感器130。脉冲产生单元110用以间歇性地发送脉冲，其具有固定的一脉冲长度（pulseperiod）T。在发送出一个脉冲之后，脉冲产生单元110会停止发送脉冲一段时间，而这段时间可远大于或大于脉冲长度T。一直到下一次启动时，脉冲产生单元110可再次发送一个脉冲。两次脉冲的发送时间的时间差为发送周期TS，测距系统100的脉冲产生单元110的发送周期TS为不固定，且脉冲长度T小于发送周期TS。于本申请中，测距系统100可以是基于飞行时间的光学测距系统，因此，脉冲产生单元110可由一光脉冲产生单元来实施，以产生一脉冲光信号EL。举例来说，脉冲光信号EL可以是间歇产生的单个光脉冲。也就是说，所述光脉冲产生单元可间歇性地发送单个光脉冲，作为脉冲产生单元110间歇产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于飞行时间的测距方法，其特征在于，包括：/n从脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲，其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定，且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号；/n使飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间，相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果；/n根据所述采样结果，检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间；以及/n根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行时间的测距方法，其特征在于，包括：
从脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲，其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定，且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号；
使飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间，相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果；
根据所述采样结果，检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间；以及
根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。


2.如权利要求1所述的测距方法，其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述发送周期的平均值为预设固定值。


3.如权利要求2所述的测距方法，其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述发送周期为所述预设固定值加上实时变动值，其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述预设固定值彼此皆相同，所述多个脉冲中的各脉冲的所述实时变动值彼此不全部相同。


4.如权利要求3所述的测距方法，其中所述多个脉冲的多个所述实时变动值的平均值为零。


5.如权利要求4所述的测距方法，其中所述实时变动值为所述脉冲长度的N倍，N为整数，其中所述脉冲长度小于所述发送周期。


6.如权利要求5所述的测距方法，另包含：
以伪随机方式产生所述多个脉冲的对应N值。


7.如权利要求5所述的测距方法，另包含：
以规律的方式产生所述多个脉冲的对应N值。


8.如权利要求5所述的测距方法，其中所述预设固定值为所述脉冲长度的M倍，且N小于M。


9.如权利要求5所述的测距方法，其中所述预定时间包括相邻所述预定时间的开始时间点的至少一采样区间。


10.如权利要求9所述的测距方法，其中所述采样区间的时间长度等于所述脉冲的脉冲长度。


11.如权利要求1至10中任一项所述的测距方法，其中使所述飞行时间传感器产生所述采样结果的步骤包括：
对所述多个反射信号分别进行传感以产生响应信号；
于所述采样区间中，根据第一控制信号选择性地通过第一读出电路接收所述响应信号以产生第一像素输出，以及根据第二控制信号选择性地通过第二读出电路接收所述响应信号以产生第二像素输出，其中所述第二控制信号和所述第一控制信号具有不同的相位；以及
每隔所述采样时间间隔采样所述第一像素输出和所述第二像素输出，以根据所述第一像素输出和所述第二像素输出产生所述采样结果。


12.如权利要求11所述的测距方法，其中所述第一控制信号和所述第二控制信号的相位差是180度。


13.如权利要求11所述的测距方法，其中所述采样时间间隔是所述脉冲长度的1/4倍。


14.一种基于飞行时间的测距系统，其特征在于，包括：
脉冲产生单元；
控制电路，耦接于所述脉冲产生单元，用以控制所述脉冲产生单元间歇性地...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨孟达，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44