一种时间数字转换器与激光雷达的制作方法

本技术涉及激光雷达，尤其涉及一种时间数字转换器与激光雷达。

背景技术：

1、激光雷达的主流测距原理有三种，分别是三角测距法、时间飞行法(time offlight，tof)、以及相位法。tof能够有效探测较远的距离，并且抗干扰能力强，因而成为激光雷达主要的测距方法，但是这种方法对激光脉冲飞行时间的计算精度要求极高，激光脉冲飞行时间的计算精度影响激光雷达的测距精度。

2、现有技术中，tof激光雷达测距算法采用常规的抽头延迟链技术，常规的抽头延迟链技术通过设置一个电压阈值测量激光脉冲飞行时间，会出现因电压阈值设置不准确，而导致回波信号误检或漏检的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种时间数字转换器与激光雷达。

2、本技术提供如下技术方案：

3、第一方面，本公开实施例中提供了一种时间数字转换器，应用于激光雷达，所述时间数字转换器包括多路信号处理模块与控制模块；

4、多路所述信号处理模块用于接收所述激光雷达向目标物发射的脉冲信号返回的回波信号，每路所述信号处理模块包括电压比较器、脉冲计数器和抽头延迟链电路，多路所述信号处理模块的电压比较器的门限电压根据预设电压范围依次递增设置；

5、所述电压比较器用于根据所述回波信号和所述电压比较器的门限电压输出停止信号；所述脉冲计数器用于根据所述控制模块输出的时钟信号、所述脉冲信号触发生成的开始信号及所述停止信号，得到第一计数信息；所述抽头延迟链电路分别与所述电压比较器、所述脉冲计数器和所述控制模块连接，所述抽头延迟链电路用于根据所述时钟信号、所述开始信号及所述停止信号，得到第二计数信息和第三计数信息；

6、所述控制模块与多路所述信号处理模块连接，所述控制模块用于根据所述第一计数信息、所述第二计数信息和所述第三计数信息，计算所述开始信号和所述停止信号之间的测量时间，并生成所述停止信号对应的坐标值，并根据多路所述信号处理模块对应的多个所述坐标值组成的坐标值序列，计算所述脉冲信号的飞行时间，其中，所述坐标值由测量时间与对应的门限电压组成。

7、进一步地，多路所述信号处理模块的电压比较器的门限电压的电压范围大于或等于所述回波信号的电压范围，多路所述信号处理模块的电压比较器的门限电压呈等间隔分布。

8、进一步地，所述抽头延迟链电路包括第一延迟链与第二延迟链；

9、所述第一延迟链的一端用于接收所述开始信号，所述第一延迟链的另一端与所述控制模块连接，所述第一延迟链的另一端用于接收所述时钟信号，所述第一延迟链用于根据所述开始信号和所述时钟信号得到所述第二计数信息，并将所述第二计数信息发送至所述控制模块；

10、所述第二延迟链的一端用于接收对应所述电压比较器输出的停止信号，所述第二延迟链的另一端与所述控制模块连接，所述第二延迟链的另一端用于接收所述时钟信号，所述第二延迟链用于根据所述停止信号和所述时钟信号得到所述第三计数信息，并将所述第三计数信息发送至所述控制模块。

11、进一步地，所述第一延迟链包括第一延迟阵列与第一触发器阵列；

12、所述第一延迟阵列，包括若干级联连接的第一延迟单元，每个所述第一延迟单元包括一个第一抽头；

13、所述第一触发器阵列，包括若干第一触发单元，每个所述第一触发单元与对应的第一抽头连接，并用于接收所述时钟信号，所述第一触发单元用于对所述第一抽头的状态进行采样，并根据采样结果锁存1位二进制数据。

14、进一步地，所述第二计数信息为所述开始信号的上升沿至下一个所述时钟信号的上升沿时间段内的所述第一触发器阵列中锁存的二进制数据“1”的个数。

15、进一步地，所述第二延迟链包括第二延迟阵列与第二触发器阵列；

16、所述第二延迟阵列，包括若干级联连接的第二延迟单元，每个所述第二延迟单元包括一个第二抽头；

17、所述第二触发器阵列，与所述第一触发器阵列连接，包括若干第二触发单元，每个所述第二触发单元与对应的第二抽头连接，并用于接收所述时钟信号，所述第二触发单元用于对所述第二抽头的状态进行采样，并根据采样结果锁存1位二进制数据。

18、进一步地，所述第三计数信息为所述停止信号的上升沿至下一个所述时钟信号的上升沿时间段内的所述第二触发器阵列中锁存的二进制数据“1”的个数。

19、进一步地，所述第一延迟单元和所述第二延迟单元的延迟时间为τ，精度设置为ps级。

20、进一步地，所述第一计数信息为所述开始信号和所述停止信号之间的时钟信号的上升沿的个数。

21、进一步地，所述根据所述第一计数信息、所述第二计数信息和所述第三计数信息，计算所述开始信号和所述停止信号之间的测量时间，包括：

22、分别计算所述第一计数信息与所述时钟信号的周期的第一积值、所述第二计数信息与所述第一延迟单元的延迟时间的第二积值以及所述第三计数信息与所述第二延迟单元的延迟时间的第三积值；

23、计算所述第一积值与所述第二积值的和值，并计算所述和值与所述第三积值的差值，将所述差值作为所述开始信号和所述停止信号之间的测量时间。

24、进一步地，所述根据多路所述信号处理模块对应的多个所述坐标值组成的坐标值序列，计算所述脉冲信号的飞行时间，包括：

25、将各所述坐标值所包含的门限电压按照从小到大的顺序进行排列，并判断所述坐标值序列中坐标值的数量是否为单数；

26、若是，则将多个门限电压的一个中位电压对应的测量时间作为所述脉冲信号的飞行时间；

27、若否，则将多个门限电压的两个中位电压对应的两个测量时间的平均值作为所述脉冲信号的飞行时间。

28、进一步地，所述控制模块还用于根据所述飞行时间计算所述目标物的距离，计算公式为：

29、s＝t＇c/2

30、其中，s为所述目标物的距离，t＇为所述飞行时间，c为光速。

31、第二方面，本公开实施例中提供了一种激光雷达，包括：

32、如第一方面所述的时间数字转换器、激光发射模块与激光接收模块；

33、所述激光发射模块与所述控制模块连接，所述激光发射模块用于响应于所述控制模块的控制指令用于向目标物发射所述脉冲信号；

34、所述激光接收模块与多路所述信号处理模块连接，所述激光接收模块用于接收所述目标物返回的回波信号，将所述回波信号转换为电信号，并对所述电信号进行放大处理，将放大后的所述电信号分路加载至多路所述信号处理模块。

35、进一步地，所述激光雷达还包括扫描模块，所述扫描模块与所述控制模块连接，所述扫描模块用于反射所述激光发射模块发射的脉冲信号至所述目标物，并将所述目标物返回的回波信号反射至所述激光接收模块。

36、本技术的实施例至少具有如下优点：

37、本技术实施例提供的时间数字转换器，应用于激光雷达，时间数字转换器包括多路信号处理模块与控制模块；多路信号处理模块用于接收激光雷达向目标物发射的脉冲信号返回的回波信号，每路信号处理模块包括电压比较器、脉冲计数器和抽头延迟链电路，多路信号处理模块的电压比较器的门限电压根据预设电压范围依次递增设置；所述电压比较器用于根据回波信号和电压比较器的门限电压输出停止信号；脉冲计数器用于根据控制模块输出的时钟信号、脉冲信号触发生成的开始信号及停止信号，得到第一计数信息；抽头延迟链电路分别与电压比较器、脉冲计数器和控制模块连接，抽头延迟链电路用于根据时钟信号、开始信号及停止信号，得到第二计数信息和第三计数信息；控制模块与多路信号处理模块连接，控制模块用于根据第一计数信息、第二计数信息和第三计数信息，计算开始信号和停止信号之间的测量时间，并生成停止信号对应的坐标值，并根据多路信号处理模块对应的多个坐标值组成的坐标值序列，计算脉冲信号的飞行时间，其中，坐标值由测量时间与对应的门限电压组成。本技术可获得覆盖一定电压范围的坐标值序列，使得无论回波信号强弱都不会造成信号漏检或误检，提高了脉冲信号飞行时间的计算精度。

38、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。