一种激光雷达及基于FPGA实现的信号处理装置、方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于FPGA实现的信号处理装置、方法及脉冲激光雷达，该装置包括：第一时间测量模块，通过对脉冲时钟信号计数确定所述激光开始信号与所述激光结束信号之间的第一时间间隔；第二时间测量模块，在接收到激光开始信号后，利用FPGA的专用进位延迟链确定激光开始信号的上升沿到下一个脉冲时钟信号的上升沿之间的第二时间间隔，在接收到激光结束信号后，利用FPGA的专用进位延迟链确定激光结束信号的上升沿到下一个脉冲时钟信号的上升沿之间的第三时间间隔；飞行延时确定模块，根据第一时间间隔、第二时间间隔和第三时间间隔确定激光飞行时间；飞行距离确定模块，用于根据所述激光飞行时间确定激光飞行距离。据所述激光飞行时间确定激光飞行距离。据所述激光飞行时间确定激光飞行距离。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达及基于FPGA实现的信号处理装置、方法


[0001]本专利技术涉及光学
，更具体地，涉及一种激光雷达，以及基于FPGA实现的信号处理装置及方法。

技术介绍

[0002]激光雷达测距的一种典型方式的TOF（Time of flight，飞行时间）法，即通过计算激光发射后经被测物体反射回到激光雷达的时间，进而确定被测物体到激光雷达的距离。
[0003]通常采用TDC（Time-Digital-Convertor，时钟数字转换器）实现对激光飞行时间的测量。皮秒分辨率的TDC主要在ASIC芯片上实现，而测距则在激光雷达的处理器上实现。
[0004]ASIC芯片价格昂贵，且开发周期长。另外，使用处理器来计算距离，设备集成度低。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术提出了一种激光雷达、基于FPGA实现的信号处理装置及方法，其针对相关技术中的上述技术问题，使用FPGA进行飞行时间和距离的测量，具有成本低、开发周期短、集成度高等特点。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA实现的信号处理装置，其特征在于，包括：时钟管理模块，用于生成脉冲时钟信号并输出；第一时间测量模块，用于根据所述脉冲时钟信号进行时钟同步，还用于在接收到激光开始信号后对所述脉冲时钟信号进行计数，直至接收到激光结束信号，根据计数结果确定所述激光开始信号与所述激光结束信号之间的第一时间间隔T1，所述激光开始信号用于指示激光信号的发射时间，所述激光结束信号用于指示所述激光信号的回波到达时间；第二时间测量模块，用于根据所述脉冲时钟信号进行时钟同步，还用于在接收到所述激光开始信号后，利用FPGA的专用进位延迟链确定所述激光开始信号的上升沿到下一个脉冲时钟信号的上升沿之间的第二时间间隔T2，在接收到所述激光结束信号后，利用FPGA的专用进位延迟链确定所述激光结束信号的上升沿到下一个脉冲时钟信号的上升沿之间的第三时间间隔T3；飞行延时确定模块，用于根据所述脉冲时钟信号进行时钟同步，还用于根据所述第一时间间隔T1、第二时间间隔T2和第三时间间隔T3确定激光飞行时间T，T=T1+T2-T3；飞行距离确定模块，用于根据所述激光飞行时间确定激光飞行距离。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括配置模块，用于接收信号处理精度信息，根据所述信号处理精度信息确定所述专用进位延迟链的延迟单元数量，将所述延迟单元数量的延迟单元使能。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二时间测量模块包括：第一专用进位延迟链，第一触发器阵列，第一编码器，第一查找表和第二时间间隔确定模块，第二专用进位延迟链，第二触发器阵列，第二编码器，第二查找表和第三时间间隔确定模块；所述第一专用进位延迟链和所述第二专用进位延迟链均包括多个抽头，所述激光开始信号输入所述第一专用进位延迟链，并在所述多个抽头中顺序传递；所述第一触发器阵列和所述第二触发器阵列均包括多个D触发器；所述第一触发器阵列的每个D触发器的输入端分别与所述第一专用进位延迟链的一个抽头连接，还分别与所述时钟管理模块连接；所述第二触发器阵列的每个D触发器的输入端分别与所述第二专用进位延迟链的一个抽头连接，还分别与所述时钟管理模块连接；所述第一编码器用于将所述第一触发器阵列的各个D触发器的输出编码为第一温度计码；所述第二编码器用于将所述第二触发器阵列的各个D触发器的输出编码为第二温度计码；所述第一查找表用于根据所述第一温度计码查找所述第一专用进位延迟链的第一目标抽头的数量，所述第一目标抽头为直至下一个脉冲时钟信号上升沿到来，所述激光开始信号经过的抽头；所述第二查找表用于根据所述第二温度计码查找所述第二专用进位延迟链的第二目标抽头的数量，所述第二目标抽头为直至下一个脉冲时钟信号上升沿到来，所述激光结束信号经过的抽头；所述第二时间间隔确定模块用于根据所述第一目标抽头的数量和预设的第一目标抽
头的时间延迟，确定所述第二时间间隔T2；所述第三时间间隔确定模块用于根据所述第二目标抽头的数量和预设的第二目标抽头的时间间隔，确定所述第三时间间隔T3。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述第二查找表用于在确定所述第一温度计码的码数为奇数N-1时，通过高位补零的方式将所述第一温度计码的码数补齐为偶数N，在确定所述第一温度计码的码数为偶数N或者将所述第一温度计码的码数补齐为偶数N时，将所述第一温度计码均分为高位数组和低位数组，将所述低位数组中最高位的取值确定为第一目标抽头的数量的二进制编码的最高位取值，若所述低位数组中的最高位的取值为0，则对所述低位数组继续分割以确定所述二进制编码的次高位取值，若所述低位数组中的最高位的取值为1，则对所述高位数组继续分割以确定所述二进制编码的次高位取值；重复以上查找方式直至确定所述二进制编码的每一位取值；所述第三查找表用于在确定所述第二温度计码的码数为奇数M-1时，通过高位补零的方式将所述第二温度计码的码数补齐为偶数M，在确定所述第二温度计码的码数为偶数M或者将所述第二温度计码的码数补齐为偶数M时，将所述第二温度计码均分为高位数组和低位数组，将所述低位数组中最高位的取值确定为第二目标抽头的数量的二进制编码的最高位取值，若所述低位数组中的最高位的取值为0，则对所述低位数组继续分割以确定所述二进制编码的次高位取值，若所述低位数组中的最高位的取值为1，则对所述高位数组继续分割以确定所述二进制编码的次高位取值；重复以上查找方式直至确定所述二进制编...

【专利技术属性】
技术研发人员：疏达，梁炳寅，李远，
申请(专利权)人：北醒北京光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：