一种飞行时间距离测量系统及方法技术方案

本申请提供了一种飞行时间距离测量系统，其特征在于，包括：发出发射光的光源，接收发射光脉冲回波并形成光子信号的接收模块，处理模块包括TDC模块以及直方图模块，其中所述TDC模块用于接收和计算所述光子信号的时间间隔，并将所述时间间隔转化成时间码；所述直方图模块基于所检测的光子的所述时间码构造直方图，所述直方图模块可以工作在至少两种直方图模式下；所述至少之一的直方图模式的时间分辨率和/或时间区间宽度按照如下至少之一方式布置：预设固定值、开机标定或者自适应调整等等，通过此方式实现了在复杂的探测视场中多目标探测的自适应性和准确性探测的效果。探测的自适应性和准确性探测的效果。探测的自适应性和准确性探测的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行时间距离测量系统及方法


[0001]本申请涉及飞行时间距离测量领域，特别涉及一种飞行时间距离测量系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着半导体技术的进步，用于测量到物体的距离的测距模块的小型化已经取得了进展。因此，例如，已经实现了在诸如所谓的智能电话等移动终端中安装测距模块，所述智能电话是具有通信功能的小型信息处理装置随着科技的进步，在距离或者深度信息探测过程中，经常使用的方法为飞行时间测距法(Time of flight，TOF)，其原理是通过给目标物连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离，在TOF技术中直接对光飞行时间进行测量的技术被称为DTOF(direct-TOF)；对发射光信号进行周期性调制，通过对反射光信号相对于发射光信号的相位延迟进行测量，再由相位延迟对飞行时间进行计算的测量技术被成为ITOF(Indirect-TOF)技术。按照调制解调类型方式的不同可以分为连续波(Continuous Wave，CW)调制解调方式和脉冲调制(Pulse Modulated，PM)调制解调方式，直接飞行时间探测(Direct Time of flight，DTOF)作为TOF的一种，DTOF技术通过计算光脉冲的发射和接收时间，直接获得目标距离，具有原理简单，信噪比好、灵敏度高、精确度高等优点，受到了越来越广泛的关注。
[0003]DTOF的探测原理为对于探测器像素单元(目前使用较多的为单光子雪崩二极管，SPAD此处并不限定)施加大于一定阈值电压的工作电压，这样二极管处于雪崩模式，这样探测器像素单元将具有特别高的灵敏度，对于SPAD二极管而言，甚至能够被单光子触发，通过多次触发的统计结果获取，进而可以输出被探测物的目标距离，但随着探测视场的复杂化和视场内被探测目标的多元化和应用环境的背景光等一直在变化，为了保证在各种场景中测距系统均能有更高的适应性，同时保证测距系统在各种场景下具有更高的准确性，设计出这样一种飞行时间的测距系统是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种探测装置及方法，以解决现有的探测装置探测距离不够远的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种飞行时间距离测量系统，其特征在于，包括：光发射模块、光接收模块、以及处理模块；
[0007]所述光发射模块用于发射脉冲光束；
[0008]所述光接收模块用于接收所述发射脉冲光束的回波并形成光子
[0009]信号；
[0010]所述处理模块，包括TDC模块以及直方图模块，其中所述TDC模块用于接收和计算
所述光子信号的时间间隔，并将所述时间间隔转化成时间码；
[0011]所述直方图模块基于所检测的光子的所述时间码构造直方图，所述直方图模块可以工作在至少两种直方图模式下；所述至少之一的直方图模式的时间分辨率和/或时间区间宽度按照如下至少之一方式布置：
[0012]预设固定值、开机标定或者自适应调整等等。
[0013]可选地，所述至少之一的直方图模式的时间分辨率和/或时间区间宽度按照背景光和/或最大探测距离确定。
[0014]可选地，所述直方图模式包括，第一直方图模式和第二直方图模式；所述第一直方图模式下的所述时间区间宽度高于所述第二直方图模式下的所述时间区间宽度。
[0015]可选地，根据所述第一直方图模式下脉冲波形对应的时间和/或所述第二直方图模式下的所述脉冲波形对应的时间确定所述脉冲光束的飞行时间。
[0016]可选地，所述接收模块包括单光子雪崩光电二极管(SPAD)。
[0017]可选地，所述直方图模式包括，第一直方图模式、第二直方图模式和第三直方图模式；所述第一直方图模式下的所述时间区间宽度高于所述第二直方图模式下的所述时间区间宽度，所述第二直方图模式下的所述时间区间宽度高于所述第三直方图模式下的所述时间区间宽度。
[0018]第二方面，本申请实施例提供了一种飞行时间距离测量方法，应用于上述第一方面所述的飞行时间距离测量系统，所述飞行时间距离测量方法包括如下步骤：
[0019]光源发射脉冲光束；
[0020]接收模块接收所述发射脉冲光束的回波并形成光子信号；
[0021]接收和计算所述光子信号的时间间隔，并将所述时间间隔转化成时间码；
[0022]基于所检测的光子的所述时间码构造直方图；
[0023]所述直方图模块可以工作在至少两种直方图模式下，第一直方图模式以及第二直方图模式，所述至少之一的直方图模式的时间分辨率和/或时间区间宽度按照如下至少之一方式布置：
[0024]预设固定值、开机标定或者自适应调整等等。
[0025]可选地，所述至少之一的直方图模式的时间分辨率和/或时间区间宽度按照背景光和/或最大探测距离确定。
[0026]可选地，所述第一直方图模式下的所述时间区间宽度高于所述第二直方图模式下的所述时间区间宽度。
[0027]可选地，根据所述第一直方图模式下脉冲波形对应的时间和所述第二直方图模式下的脉冲波形对应的时间确定所述脉冲光束的飞行时间。
[0028]本申请的有益效果是：
[0029]本申请实施例提供的飞行时间距离测量系统，其特征在于，包括：光发射模块、光接收模块、以及处理模块；所述光发射模块用于发射脉冲光束；所述光接收模块用于接收所述发射脉冲光束的回波并形成光子信号；所述处理模块，包括TDC模块以及直方图模块，其中所述TDC模块用于接收和计算所述光子信号的时间间隔，并将所述时间间隔转化成时间码；所述直方图模块基于所检测的光子的所述时间码构造直方图，所述直方图模块可以工作在至少两种直方图模式下；所述至少之一的直方图模式的时间分辨率和/或时间区间宽
度按照如下至少之一方式布置：预设固定值、开机标定或者自适应调整等等，如此，通过预设固定值、开机标定或者自适应调整对于视场内多目标复杂的探测场景能够实现更好地适应，依据视场内的具体情况对于至少之一的直方图的时间宽度进行适应性设置，保证了测距的可实现性，同时通过与确定了时间宽度的直方图相关的至少一组直方图，可以实现对于视场内的目标精确探测的效果，本专利技术实质上是提出了一种能自适应调整的粗细不同精度的测量过程，在粗测量中，粗略地确定到对象点的距离。在随后的精细测量中，在粗测量期间确定的时间附近的测量信号(或从其导出的测量结果)被扫描并被进一步处理。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0031]图1为本申请实施例提供的探测系统工作原理示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间距离测量系统，其特征在于，包括：光发射模块、光接收模块、以及处理模块；所述光发射模块用于发射脉冲光束；所述光接收模块用于接收所述发射脉冲光束的回波并形成光子信号；所述处理模块，包括TDC模块以及直方图模块，其中所述TDC模块用于接收和计算所述光子信号的时间间隔，并将所述时间间隔转化成时间码；所述直方图模块基于所检测的光子的所述时间码构造直方图，所述直方图模块可以工作在至少两种直方图模式下；所述至少之一的直方图模式的时间分辨率和/或时间区间宽度按照如下至少之一方式布置：预设固定值、开机标定或者自适应调整等等。2.根据权利要求1所述的飞行时间距离测量系统，其特征在于，所述至少之一的直方图模式的时间分辨率和/或时间区间宽度按照背景光和/或最大探测距离确定。3.根据权利要求1所述的飞行时间距离测量系统，其特征在于，所述直方图模式包括，第一直方图模式和第二直方图模式；所述第一直方图模式下的所述时间区间宽度高于所述第二直方图模式下的所述时间区间宽度。4.根据权利要求1所述的飞行时间距离测量系统，其特征在于，根据所述第一直方图模式下脉冲波形对应的时间和/或所述第二直方图模式下的所述脉冲波形对应的时间确定所述脉冲光束的飞行时间。5.根据权利要求1所述的飞行时间距离测量系统，其特征在于，所述接收模块包括单光子雪崩光电二极管(SPAD)。6.根据权利要求1所述的飞行时间距离测量系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：