[發明專利]基于現場可編程門陣列的回波飛行時間測量方法

無效

• 申請號: 201010214831.0
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN101866165A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 王伯雄;張金;羅秀芝;崔園園;柳建楠;張力新
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B19/4105
• 分類號: G05B19/4105
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

1.一種基于現場可編程門陣列系統測量回波飛行時間的方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1：將10MHz-100MHz范圍的低頻時鐘信號(2)輸入到現場可編程門陣列系統(1)的倍頻/鎖相模塊(3)中，通過倍頻/鎖相模塊(3)中的鎖相環技術將低頻時鐘信號(2)的時鐘頻率提高為550MHz以上的高頻時鐘信號(4)，并將該高頻時鐘信號(4)輸出到現場可編程門陣列系統(1)的數字時鐘管理去抖模塊(5)中；

步驟2：通過數字時鐘管理去抖模塊(5)中的時鐘管理技術對高頻時鐘信號(4)做去抖動處理，降低高頻時鐘信號(4)的抖動和歪斜，得到穩定的550MHz以上的高頻參考時鐘信號(6)，并將該高頻參考時鐘信號(6)輸出到現場可編程門陣列系統(1)的相位延遲內插模塊(7)中；

步驟3：將被測回波飛行時間的計時開始信號(8)和計時結束信號(9)輸入到脈沖生成及整形電路(10)中，使計時開始信號(8)和計時結束信號(9)分別生成邊沿陡峭的開始Start信號(11)和邊沿陡峭的結束Stop信號(12)，并將該開始Start信號(11)和結束Stop信號(12)輸出到現場可編程門陣列系統(1)的n組可控雙邊沿計數器(14)中，其中n為大于或等于1的正整數；

步驟4：然后對輸入高頻參考時鐘信號(6)做延遲內插，得到n路同頻不同相的參考時鐘集{Clk_Ref_i|1≤i≤n}13，并把參考時鐘集{Clk_Ref_i|1≤i≤n}13依次輸出到n組可控雙邊沿計數器(14)中，其中，i為大于或等于1且小于或等于n的正整數，n為大于或等于1的正整數；

步驟5：n組可控雙邊沿計數器(14)分別根據各自對應的參考時鐘集{Clk_Ref_i|1≤i≤n}(13)對開始Start信號(11)和結束Stop信號(12)之間的回波飛行時間做多相位多時鐘脈沖填充，得到含參考時鐘相位信息的被測時間集{N_iT_P|1≤i≤n}15，其中N_i為對應的第i路參考時鐘Clk_Ref_i驅動的可控雙邊沿計數器的計數值，i為大于等于1且小于等于n的正整數，n為大于或等于1的正整數，T_P為一個參考時鐘集{Clk_Ref_i|1≤i≤n}13的時鐘脈沖周期，并將被測時間集{N_iT_P|1≤i≤n}15輸出到現場可編程門陣列系統1的數據處理模塊(16)中；

步驟6：在數據處理模塊(16)中對被測時間集{N_iT_P|1≤i≤n}15做算術平均處理，得到被測飛行時間T(21)，其中N_i為對應的第i路參考時鐘Clk_Ref_i驅動的可控雙邊沿計數器的計數值，i為大于等于1且小于等于n的正整數，n為大于或等于1的正整數，T_P為一個參考時鐘集{Clk_Ref_i|1≤i≤n}13的時鐘脈沖周期；

步驟7：將被測飛行時間T(21)送入先進先出寄存器(22)；

步驟8：隨后將被測飛行時間T(21)按先進先出的順序送入到顯示器(23)中進行順序顯示。

2.根據權利要求1所述的一種基于現場可編程門陣列系統測量回波飛行時間的方法，其特征在于：所述的n組可控雙邊沿計數器(14)、數據處理模塊(16)、相位延遲內插模塊(7)、先進先出寄存器(22)以及顯示器(23)內按照所述的基于現場可編程門陣列的測量回波飛行時間的方法的步驟的先后順序預設同步時序關系，分別通過現場可編程門陣列系統(1)的時序控制模塊(17)發出n組可控雙邊沿計數器與數據處理時序控制信號(19)、相位延遲時序控制信號(18)、先進先出寄存器時序控制信號(30)以及顯示器時序控制信號(20)來協調n組可控雙邊沿計數器(14)與數據處理模塊(16)、相位延遲內插模塊(7)、先進先出寄存器(22)以及顯示器(23)同步工作，其中n為大于或等于1的正整數。

3.根據權利要求1或權利要求2所述的一種基于現場可編程門陣列系統測量回波飛行時間的方法，其特征在于：所述的n路同頻不同相的參考時鐘集{Clk_Ref_i|1≤i≤n}13依次之間的延遲時間τ為：

延遲時間，其中i為大于等于1且小于等于n的正整數，n為大于或等于1的正整數，T_P為一個參考時鐘集{Clk_Ref_i|1≤i≤n}13的時鐘脈沖周期。

4.根據權利要求1或權利要求2所述的一種基于現場可編程門陣列系統測量回波飛行時間的方法，其特征在于：所述的n組可控雙邊沿計數器(14)中的每組可控雙邊沿計數器包括時鐘信號輸入線(24)，該時鐘信號線(24)和偶計數器(25)的輸入端、奇計數器(26)的輸入端以及多路選擇器(27)的使能端s相連接，偶計數器(25)的輸出端和奇計數器(26)的輸出端分別和多路選擇器(27)的第一輸入端a和第二輸入端b相連接，多路選擇器(27)的輸出端和輸出信號線28相連接，其中n為大于或等于1的正整數。