[發明專利]一種基于時間延時的距離測量系統及方法

有效

• 申請號: 202010311687.6
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111487638B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王瑞;朱亮;何燃
• 申請（專利權）人: 深圳奧銳達科技有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/484;G01S7/4865
• 代理公司: 深圳漢世知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44578
• 代理人: 田志立

1.一種基于時間延時的距離測量系統，其特征在于，包括：

發射器，用于朝向目標區域發射脈沖光束；其中，至少部分所述脈沖光束經所述目標區域反射后形成反射光束；

采集器，接收所述反射光束中的至少部分脈沖光束，其包括由多個像素組成的像素單元，通過所述像素采集光脈沖中的光子，輸出指示采集到光子的光子信號；

控制和處理電路，與所述發射器以及所述采集器連接，其包括有延時控制電路、TDC電路以及直方圖電路；其中，

所述延時控制電路與所述像素連接，以對像素采集光子產生的所述光子信號進行延時處理，得到具有時間延遲的延遲光子信號；

所述TDC電路采集多個像素的所述延遲光子信號以獲得光子計數串；

所述直方圖電路根據所述光子計數串繪制直方圖；

所述控制和處理器電路對每個所述延遲光子信號進行時間編碼調控以獲得延遲光子信號串，確定直方圖中脈沖波形與存儲的基于時間編碼模式的脈沖波形相關聯，以確定每個像素對應的所述延遲飛行時間，根據所述延遲飛行時間以及延遲時間進行時間復原，確定每個像素采集光脈沖的飛行時間。

2.如權利要求1所述的基于時間延時的距離測量系統，其特征在于：所述時間編碼為所述延遲光子信號串之間的時間間隔，所述時間間隔為周期性變化或者是隨機變化。

3.如權利要求1所述的基于時間延時的距離測量系統，其特征在于：所述延時控制電路包括多個子延時控制電路，所述像素采集光子后輸出的光子信號經所述多個子延時控制電路施加不同的延遲時間后得到具有時間編碼模式的延遲光子信號串。

4.如權利要求3所述的基于時間延時的距離測量系統，其特征在于：所述每個子延時控制電路的延時是周期性變化的。

5.如權利要求1所述的基于時間延時的距離測量系統，其特征在于：所述延時控制電路至少包括第一延時控制電路和第二延時控制電路，所述第一延時控制電路和第二延時控制電路中的延時時間編碼模式不同。

6.如權利要求1所述的基于時間延時的距離測量系統，其特征在于：還包括有時間編碼電路，所述延遲光子信號經過所述時間編碼電路的調控產生具有時間間隔的多個延遲光子信號，形成具有時間編碼模式的延遲光子信號串。

7.一種基于時間延時的距離測量方法，其特征在于,包括如下步驟：

步驟S20、控制發射器朝向目標區域發射脈沖光束，其中，至少部分所述脈沖光束經所述目標區域反射后形成反射光束；

步驟S21、通過采集器接收所述反射光束中的至少部分脈沖光束，其中，所述采集器包括由多個像素組成的像素單元，通過所述像素接收光脈沖中的光子，輸出指示采集到所述光子的光子信號；

步驟S22、控制和處理電路對所述像素接收光子產生的所述光子信號進行延時處理，得到具有延遲時間的延遲光子信號，對每個所述延遲光子信號進行不同的時間編碼調控以獲得不同的延遲光子信號串；通過TDC電路采集多個所述像素的所述延遲光子信號串獲得光子計數串，并基于所述光子計數串繪制直方圖；

步驟S23、控制和處理電路根據預先存儲的基于所述時間編碼模式的脈沖波形在所述直方圖中進行查找，確定所述直方圖中脈沖波形與所述預存儲的基于所述時間編碼模式的脈沖波形相關聯，以確定每個所述像素對應的延遲飛行時間，根據所述延遲飛行時間及所述延遲時間進行時間復原，確定每個所述像素采集的光脈沖的飛行時間。

8.如權利要求7所述的基于時間延時的距離測量方法，其特征在于：所述控制和處理電路包括延時控制電路、TDC電路和直方圖電路；其中，所述延時控制電路包括多個子延時控制電路，所述像素采集光子后輸出的光子信號通過不同的所述子延時控制電路施加不同的延遲時間輸出多個延遲光子信號，形成具有所述時間編碼模式的所述延遲光子信號串。

9.如權利要求7所述的基于時間延時的距離測量方法，其特征在于：所述時間編碼為所述延遲光子信號串之間的時間間隔，所述時間間隔為周期性變化或者是隨機變化。

10.如權利要求7所述的基于時間延時的距離測量方法，其特征在于：還包括：設置時間編碼電路，每個所述延遲光子信號經過所述時間編碼電路的調控產生具有時間間隔的多個延遲光子信號，形成具有所述時間編碼模式的所述延遲光子信號串。