一种时间数字转换器、时间测量方法及相关设备与流程

本技术涉及电子，公开了一种时间数字转换器、时间测量方法及相关设备。

背景技术：

1、目前，激光雷达技术具有较高的测量精度要求。如在测绘场景应用激光雷达技术，可以减少测绘目标偏差。或者在车辆上增设激光雷达，可以实现车辆准确确定障碍物距离。对于激光雷达技术，准确测量激光飞行时间有利于提高测距精度。时间测量精度达到皮秒量级，可以使激光雷达测距精度达到厘米级别。可见时间测量对于激光雷达技术来说，是十分关键的。如何提高时间测量精度是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种时间数字转换器、时间测量方法及相关设备，具有较高时间测量精度。

2、第一方面，本技术实施例提供一种时间数字转换器，包括：粗时间计数单元、细时间计数单元、缓存单元以及处理单元；

3、所述粗时间计数单元，用于接收第一时钟信号和待测输入信号，以及按照所述第一时钟信号一个时钟周期t作为计数时钟，从参考时刻开始进行计数直至接收到所述待测输入信号，以便得到所述待测输入信号的粗时间结果；

4、所述细时间计数单元，所述细时间计数单元包括进位链；其中，所述进位链的计时长度大于2t，所述进位链包括n个加法器，所述n为大于1的正整数，所述n个加法器级联，其中第1级加法器的进位输入端用于接收所述待测输入信号；第i级加法器的进位输入端与第i-1级加法器的进位输出端耦合，所述i取遍2至所述n中的任意一个整数；

5、所述缓存单元分别与所述n个加法器中每个加法器的进位输出端耦合，用于缓存所述n个加法器进位输出端的输出结果；

6、所述处理单元与所述缓存单元耦合，用于：

7、基于所述第一时钟信号，监测所述n个加法器的输出结果；

8、根据两次获取到的所述n个加法器的输出结果，确定所述待测输入信号的细时间结果，其中，所述粗时间结果和所述细时间结果用于确定所述待测输入信号的时间测量结果。

9、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供一种时间数字转换器中，所述处理单元具体用于：

10、在所述第一时钟信号的第一上升沿时刻，获取所述n个加法器的输出结果；

11、若在所述第一上升沿时刻获取到的所述n个加法器的输出结果与预设初始结果不同，且在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器是所述第1级加法器，则在第二上升沿时刻获取所述n个加法器的输出结果，其中，所述第二上升沿时刻为所述第一上升沿时刻后的第一个上升沿时刻；

12、若在所述第一上升沿时刻获取到的所述n个加法器的输出结果与预设初始结果不同，且在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器不是所述第1级加法器，则在所述第二上升沿时刻获取所述n个加法器的输出结果和第三上升沿时刻获取所述n个加法器的输出结果，所述第三上升沿时刻为所述第一上升沿时刻后的第二个上升沿时刻。

13、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供一种时间数字转换器中，所述处理单元还用于：

14、若在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器不是所述第1级加法器，根据在所述第一上升沿时刻获取到的输出结果，确定在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中的级数最大的第一加法器；或者，若在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器是所述第1级加法器，根据在所述第三上升沿时刻获取到的输出结果，确定在所述第三上升沿时刻发生进位的加法器中的级数最大的第一加法器；

15、根据在所述第二上升沿时刻获取的输出结果，确定在所述第二上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的第二加法器；

16、并根据所述第一加法器和所述第二加法器，确定所述待测输入信号的细时间结果。

17、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供一种时间数字转换器中，每个加法器具有预先配置的起始时刻；所述第1级加法器的起始时刻配置为第一数值；所述第i级加法器的起始时刻与所述第一数值的差值为前i-1级加法器的计时长度；所述处理单元，具体用于：

18、若所述第二加法器的起始时刻与所述第一加法器的起始时刻的差值小于所述t，将所述第一加法器的起始时刻与所述t的差值作为第一待选细时间结果；

19、若所述第二加法器的起始时刻与所述第一加法器的起始时刻的差值等于或者大于所述t，将所述第二加法器的起始时刻与所述2t的差值作为所述第一待选细时间结果；

20、基于所述第一待选细时间结果，确定所述待测输入信号的细时间结果。

21、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供一种时间数字转换器中，每个加法器具有预先配置的结束时刻；所述第1级加法器的起始时刻配置为第一数值，所述第1级加法器的结束时刻与所述第一数值的差值为所述第1级加法器的计时长度；所述第i级加法器的结束时刻与所述第一数值的差值为前i级加法器的计时长度；所述处理单元，还用于：

22、若所述第二加法器的结束时刻与所述第一加法器的结束时刻的差值小于所述t，将所述第二加法器的结束时刻与所述2t的差值作为第二待选细时间结果；

23、若所述第二加法器的结束时刻与所述第一加法器的结束时刻的差值等于或大于所述t，将所述第一加法器的结束时刻与所述t的差值作为所述第二待选细时间结果；

24、基于所述第二待选细时间结果，确定所述待测输入信号的细时间结果。

25、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供一种时间数字转换器中，所述处理单元，具体用于：

26、基于待选集合，确定所述待测输入信号的细时间结果，其中，所述待选集合中的最小数值为所述第一待选结果，所述待选集合中的最大数值为所述第二待选结果；

27、若在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器是所述第1级加法器，则所述待选集合中的任意一个数值为所述待测输入信号的细时间结果；

28、若在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器是所述第1级加法器，则所述待选集合中的任意一个数值与所述t的总和，为所述待测输入信号的细时间结果。

29、第二方面，本技术实施例提供一种时间测量方法，可以应用于如第一方面及其任意可能实施方式中的时间数字转换器。所述方法包括：

30、按照第一时钟信号的一个时钟周期t作为计数时钟，对待测输入信号进行计数，以便得到所述待测输入信号的粗时间结果；

31、基于所述第一时钟信号，监测所述n个加法器的输出结果；

32、根据两次获取到的所述n个加法器的输出结果，确定所述待测输入信号的细时间结果。

33、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的一种时间测量方法中，所述监测所述n个加法器的输出结果，包括：

34、在所述第一时钟信号的第一上升沿时刻，获取所述n个加法器的输出结果；

35、若在所述第一上升沿时刻获取到的所述n个加法器的输出结果与预设初始结果不同，且在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器是所述第1级加法器，则在第二上升沿时刻获取所述n个加法器的输出结果，其中，所述第二上升沿时刻为所述第一上升沿时刻后的第一个上升沿时刻；

36、若在所述第一上升沿时刻获取到的所述n个加法器的输出结果与预设初始结果不同，且在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器不是所述第1级加法器，则在所述第二上升沿时刻获取所述n个加法器的输出结果和第三上升沿时刻获取所述n个加法器的输出结果，所述第三上升沿时刻为所述第一上升沿时刻后的第二个上升沿时刻。

37、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的一种时间测量方法中，若在所述第一上升沿时刻获取到的加法器的输出结果与所述预设初始结果不同，所述根据两次获取到的所述n个加法器的输出结果确定所述待测输入信号的细时间结果，包括：

38、若在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器不是所述第1级加法器，根据在所述第一上升沿时刻获取到的输出结果，确定在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中的级数最大的第一加法器；或者，若在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器是所述第1级加法器，根据在所述第三上升沿时刻获取到的输出结果，确定在所述第三上升沿时刻发生进位的加法器中的级数最大的第一加法器；

39、根据在所述第二上升沿时刻获取的输出结果，确定在所述第二上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的第二加法器；

40、并根据所述第一加法器和所述第二加法器，确定所述待测输入信号的细时间结果。

41、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的一种时间测量方法中，每个加法器具有预先配置的起始时刻；所述第1级加法器的起始时刻配置为第一数值；所述第i级加法器的起始时刻与所述第一数值的差值为前i-1级加法器的计时长度；

42、所述根据所述第一加法器和所述第二加法器，确定所述待测输入信号的细时间结果，包括：

43、若所述第二加法器的起始时刻与所述第一加法器的起始时刻的差值小于所述t，将所述第一加法器的起始时刻与所述t的差值作为第一待选细时间结果；

44、若所述第二加法器的起始时刻与所述第一加法器的起始时刻的差值等于或者大于所述t，将所述第二加法器的起始时刻与所述2t的差值作为所述第一待选细时间结果；

45、基于所述第一待选细时间结果，确定所述待测输入信号的细时间结果。

46、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的一种时间测量方法中，每个加法器具有预先配置的结束时刻；所述第1级加法器的起始时刻配置为第一数值，所述第1级加法器的结束时刻与所述第一数值的差值为所述第1级加法器的计时长度；所述第i级加法器的结束时刻与所述第一数值的差值为前i级加法器的计时长度；

47、所述根据所述第一加法器和所述第二加法器，确定所述待测输入信号的细时间结果，还包括：

48、若所述第二加法器的结束时刻与所述第一加法器的结束时刻的差值小于所述t，将所述第二加法器的结束时刻与所述2t的差值作为第二待选细时间结果；

49、若所述第二加法器的结束时刻与所述第一加法器的结束时刻的差值等于或大于所述t，将所述第一加法器的结束时刻与所述t的差值作为所述第二待选细时间结果；

50、基于所述第二待选细时间结果，确定所述待测输入信号的细时间结果。

51、一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的一种时间测量方法中，所述确定所述待测输入信号的细时间结果，包括：

52、基于待选集合，确定所述待测输入信号的细时间结果，其中，所述待选集合中的最小数值为所述第一待选结果，所述待选集合中的最大数值为所述第二待选结果；

53、若在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器是所述第1级加法器，则所述待选集合中的任意一个数值为所述待测输入信号的细时间结果；

54、若在所述第一上升沿时刻发生进位的加法器中级数最大的加法器是所述第1级加法器，则所述待选集合中的任意一个数值与所述t的总和，为所述待测输入信号的细时间结果。

55、第三方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括：发射模块、接收模块、以及可以应用于如第一方面及其任意可能实施方式中的时间数字转换器。

56、所述发射模块，用于发射光信号；

57、所述接收模块，用于接收待测输入信号，所述待测输入信号为所述光信号经障碍物反射的信号；

58、所述时间数字转换器，用于测量所述光信号的飞行时间。

59、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在处理器上运行时，使得所述处理器执行如第二方面及其任一可能的实施方式提供的时间测量方法。

60、第五方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，包含计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第二方面及其任一可能的实施方式提供的时间测量方法的步骤。

61、本技术实施例的有益效果如下：

62、一种时间数字转换器、时间测量方法及相关设备，具有较高时间测量精度，细时间计数单元中进位链的计时长度大于时钟信号的时钟周期t的2倍。处理单元利用两次获取到的进位链的输出结果，可以确定出待测输入信号的细时间结果。本技术提供的技术方案中，不需要设置多条进位链，可以减少资源效果。并且本技术提供的时间数字转换器可以具体较高计时精度，避免超宽延时时长的影响。不需要对待测输入信号进行额外的调制和编解码，具有较高的实时性。

63、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。