[发明专利]基于TDC的分辨率可调时间测量统计系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统及方法，包括：TDC模块、采样模块、统计模块以及控制模块；所述TDC模块与采样模块相连；所述统计模块与采样模块相连；所述控制模块与TDC模块、采样模块、统计模块分别相连；所述控制模块能够完成TDC模块的初始化；所述控制模块能够对统计模块中分仓寄存单元和存储单元的读写时序进行控制。本发明的测量分辨率可调，单次测量能够完成数百个stop信号采样。另外，统计模块中采用的分仓统计和定时筛选存储方法降低了硬件资源消耗，适合应用中多路测量的需求。

技术领域

本发明涉及时间测量与统计电路技术领域，具体地，涉及一种基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统及方法，尤其涉及一种低资源消耗，测量分辨率可调的时间测量与统计电路。

背景技术

激光测距在无人驾驶等多个领域有着广泛应用，具有精度高，测量速度快的特点。激光测距通过接受回波信号并对时间间隔进行测量即可得到对应距离。在车载环境下，激光测距需要进行多路测量，同时由于受到自然光等因素的影响，接受信号存在大量噪声，单次测量与少数stop信号接收阈值难以得到真实准确的测量结果。

通过使用时间数字转换器(TDC)电路，能够实现高精度的测量。基于FPGA的数组TDC技术被广泛的应用，实现方式也多种多样。基于延迟线的TDC电路利用FPGA内部的加法器进位链等资源，构成基本的延迟单元，通过系统时钟控制的寄存器对进位链数据进行采样，利用温度码得到最终延迟测量结果，但此类电路受到时钟抖动的影响，尤其随着FPGA工艺的提升，抖动影响更加明显；基于振荡环的TDC电路则利用振荡环生成多相时钟，结合计数器对开始、结束信号间隔进行计数得到最终结果，振荡环型TDC较延迟线型TDC对FPGA资源要求更高。

为了保证单次测量在受噪声影响下仍然能测量得到有效激光回波信号对应时间间隔，电路需要对开始信号发出后测量量程内的全部结束信号进行时间间隔测量。现有电路大多以单个结束信号为主，德州仪器生产的TDC7200电路，最多支持5个结束信号，难以满足应用需求。

同时，一方面少次测量难以从众多回波信号中筛选出有效时间间隔，因此需要数次测量统计众数得到结果；另一方面，激光测距需要多路TDC进行测量，意味着对单路电路的资源消耗约束较高。在实际应用中，众数统计算法多通过处理器完成，基于硬件的众数统计电路存在大量资源消耗的问题，尤其需要庞大的存储资源，难以在有限资源下实现。

专利文献CN103257569B公开了一种时间测量电路、方法和系统，其中电路包括脉冲生成器、第一时间数字转换器、第二时间数字转换器和测量值校准单元；脉冲生成器在校准模式下根据外部参考时钟信号生成内部参考时钟信号；第一时间数字转换器用于在校准模式下根据内部参考时钟信号测量外部参考时钟信号的第一码值，在测量模式下根据外部参考时钟信号测量数据信号的时间码值；第二时间数字转换器用于在校准模式下根据内部参考时钟信号测量外部参考时钟信号的第二码值；测量值校准单元根据第一码值、第二码值、外部参考时钟信号的周期对时间码值进行校准。本发明提供的时间测量电路、方法和系统能够提高时间测量精度。该专利在结构和性能上仍然有待完善的空间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统及方法。

根据本发明提供的一种基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，包括： TDC模块、采样模块、统计模块以及控制模块；

所述TDC模块与采样模块相连；

所述统计模块与采样模块相连；

所述控制模块与TDC模块、采样模块、统计模块分别相连；

所述控制模块能够完成TDC模块的初始化；

所述控制模块能够对统计模块中分仓寄存单元和存储单元的读写时序进行控制。