一种时间测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种时间测量装置和方法，该时间测量装置包括信号分路器，用于接收待测信号，将所述待测信号分为多个待测子信号；多个测量通道中的每个测量通道用于测量所述多个待测子信号中的一个待测子信号；每个测量通道包括：延时模块、测量模块、补偿模块；算数运算单元，用于在一组第二测量结果中存在不少于预设数量的相近的时间测量结果时，根据相近的时间测量结果计算最终测量结果。本发明专利技术的技术方案能够消除激光雷达测距系统中由于亚稳态造成的测量不准确的问题，提高时间测量的准确性，进而提高测距系统的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种时间测量装置和方法
本专利技术涉及电子电路领域，尤其涉及一种时间测量装置和方法。
技术介绍
在激光雷达等测距系统中，为了得到测距结果，需要先测量发射激光脉冲和接收激光脉冲之间的时间间隔，将时间间隔乘以光速即可得到激光雷达与目标物体之间的距离。由于光速非常快，时间间隔的测量精度会严重影响最终的测距精度。因此，高精度的时间测量装置对于提升激光雷达的测量精度具有重要的意义。在现有技术中，可以采用FPGA(fieldprogrammablegatearray)等可编程门阵列实现时间测量。在FPGA中，触发器或锁存器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态的情况被称为亚稳态。例如，如果数据传输不满足触发器的条件，或者复位过程中复位信号的释放相对于有效时钟沿的恢复时间不满足，则可能产生亚稳态现象，此时触发器输出端在有效时钟沿之后比较长的一段时间处于不确定的状态，在这段时间里触发器输出端在0和1之间处于振荡状态。即使之后稳定到0或者1，其稳定的状态也是随机的，与输入没有必然的联系，造成最终的时间测量结果出现错误。因此，如何消除亚稳态的影响，是采用FPGA实现时间测量时需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于激光雷达测距系统中的时间测量装置和方法，其能够消除FPGA中亚稳态的影响，提高时间测量的准确度。本专利技术提出的技术方案如下：本专利技术提供一种时间测量装置，包括信号分路器、多个测量通道、算数运算单元；所述信号分路器，用于接收待测信号，将所述待测信号分为多个待测子信号；所述多个测量通道中的每个测量通道用于测量所述多个待测子信号中的一个待测子信号；所述多个测量通道中的每个测量通道包括：延时模块，用于对输入的待测子信号进行第一延时，得到第一延时后的信号；测量模块，用于对所述第一延时后的信号进行测量，得到第一测量结果；补偿模块，用于根据所述第一延时对所述第一测量结果进行补偿，得到补偿后的第二测量结果；所述算数运算单元，用于在一组第二测量结果中存在不少于预设数量的相近的时间测量结果时，根据所述相近的时间测量结果计算最终测量结果。可选地，所述时间测量装置根据所述相近的时间测量结果计算最终测量结果，包括：计算全部相近的时间测量结果的平均值，得到最终测量结果；或者将相近的时间测量结果中的最高值和最低值删除后，计算余下的相近的时间测量结果的平均值，得到最终测量结果。可选地，所述时间测量装置中的所述多个测量通道的数量为N个，相近的时间测量结果的所述预设数量为不小于(N+1)/2的最小整数。可选地，所述测量模块包括：多个第二延时子模块；多个触发器，所述多个触发器中的每个触发器的输入端分别通过抽头与对应的所述多个第二延时子模块的每个第二延时子模块的输出端连接。可选地，所述时间测量装置中，所述相近的时间测量结果包括在所述一组第二测量结果中的彼此差值小于预设阈值的时间测量结果；其中，所述预设阈值至少与所述多个第二延时子模块的第二延时相关。。可选地，所述补偿模块包括减法器，用于将所述第一测量结果减去所述第一延时，得到所述第二测量结果。可选地，所述时间测量装置的时钟周期设置为大于2倍的亚稳态时间窗口。可选地，所述多个测量通道中的每个测量通道中的第一延时模块对输入的信号进行延时的第一延时设置为等差数列分布。可选地，所述第一延时时间的时间间隔T为1/N个系统周期。本专利技术还提供了一种时间测量方法，包括以下步骤：采用信号分路器接收待测信号，将所述待测信号分为多个待测子信号；采用多个测量通道中的每个测量通道测量所述多个待测子信号中的每个待测子信号；采用所述多个测量通道中的每个测量通道中的延时模块对输入的待测子信号进行第一延时，得到第一延时后的信号；采用所述多个测量通道中的每个测量通道中的测量模块对所述第一延时后的信号进行测量，得到第一测量结果；采用所述多个测量通道中的每个测量通道中的补偿模块根据所述第一延时对所述第一测量结果进行补偿，得到补偿后的第二测量结果；采用算数运算单元在一组第二测量结果中存在不少于预设数量的相近的时间测量结果时，根据所述相近的时间测量结果计算最终测量结果。可选地，所述时间测量方法中，根据所述相近的时间测量结果计算最终测量结果，包括：计算全部相近的时间测量结果的平均值，得到最终测量结果；或者将相近的时间测量结果和中的最高值和最低值删除后，计算余下的相近的时间测量结果的平均值，得到最终测量结果。可选地，所述时间测量方法中，所述多个测量通道的数量为N个，相近的时间测量结果的所述预设数量为不小于(N+1)/2的最小整数。可选地，所述时间测量方法中，所述多个测量通道中的每个测量通道中的第一延时模块对输入的信号进行延时的第一延时设置为等差数列分布。可选地，所述时间测量方法中，所述第一延时时间的时间间隔T为1/N个系统周期。采用本专利技术的技术方案，能够消除激光雷达测距系统中由于亚稳态造成的测量不准确的问题，提高时间测量的准确性，进而提高测距系统的精度。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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专利技术的一些实施方式，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是根据本专利技术的一个实施例的时间测量装置的结构示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例的时间测量装置中测量模块的工作原理图。图3是根据本专利技术的一个实施例的时间测量方法的流程图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的系统的例子。图1是根据本专利技术的一个实施例的时间测量装置的结构示意图。如图1所示，时间测量装置包括信号分路器11、多个测量通道12、算数运算单元13，所述信号分路器11用于接收待测信号，将所述待测信号分为多个待测子信号；多个测量通道12(图1中以N个测量通道为例)中的每个测量通道用于测量多个待测子信号中的一个待测子信号；多个测量通道12中的每个测量通道包括：第一延时模块YSA，用于对输入的待测子信号进行第一延时，得到第一延时后的信号；测量模块CL，用于对第一延时后的信号进行测量，得到第一测量结果；补偿模块BC，用于根据第一延时对第一测量结果进行补偿，得到补偿后的第二测量结果；算数运算单元13，在补偿后的一组第二测量结果中存在不少于预设数量的相近的时间测量结果时，根据相近的时间测量结果计算最终测量结果。根据本专利技术的一个实施例，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时间测量装置，其特征在于，包括信号分路器、多个测量通道、算数运算单元；/n所述信号分路器，用于接收待测信号，将所述待测信号分为多个待测子信号；/n所述多个测量通道中的每个测量通道用于测量所述多个待测子信号中的一个待测子信号；所述多个测量通道中的每个测量通道包括：/n延时模块，用于对输入的待测子信号进行第一延时，得到第一延时后的信号；/n测量模块，用于对所述第一延时后的信号进行测量，得到第一测量结果；/n补偿模块，用于根据所述第一延时对所述第一测量结果进行补偿，得到补偿后的第二测量结果；/n所述算数运算单元，用于在一组第二测量结果中存在不少于预设数量的相近的时间测量结果时，根据所述相近的时间测量结果计算最终测量结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种时间测量装置，其特征在于，包括信号分路器、多个测量通道、算数运算单元；
所述信号分路器，用于接收待测信号，将所述待测信号分为多个待测子信号；
所述多个测量通道中的每个测量通道用于测量所述多个待测子信号中的一个待测子信号；所述多个测量通道中的每个测量通道包括：
延时模块，用于对输入的待测子信号进行第一延时，得到第一延时后的信号；
测量模块，用于对所述第一延时后的信号进行测量，得到第一测量结果；
补偿模块，用于根据所述第一延时对所述第一测量结果进行补偿，得到补偿后的第二测量结果；
所述算数运算单元，用于在一组第二测量结果中存在不少于预设数量的相近的时间测量结果时，根据所述相近的时间测量结果计算最终测量结果。


2.根据权利要求1所述的时间测量装置，其特征在于，根据所述相近的时间测量结果计算最终测量结果，至少包括：
计算全部相近的时间测量结果的平均值，得到最终测量结果；或者
将相近的时间测量结果中的最高值和最低值删除后，计算余下的相近的时间测量结果的平均值，得到最终测量结果。


3.根据权利要求1所述的时间测量装置，其特征在于，所述多个测量通道的数量为N个，相近的时间测量结果的所述预设数量为不小于(N+1)/2的最小整数。


4.根据权利要求1所述的时间测量装置，其特征在于，所述测量模块包括：
多个第二延时子模块；多个触发器，所述多个触发器中的每个触发器的输入端分别通过抽头与对应的所述多个第二延时子模块的每个第二延时子模块的输出端连接。


5.根据权利要求4所述的时间测量装置，其特征在于，所述相近的...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏冰冰，石拓，
申请(专利权)人：北京一径科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11