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《脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量_宋建辉》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第17卷第5期光学精密工程Vol.17No.52009年5月OpticsandPrecisionEngineeringMay2009文章编号1004-924X(2009)05-1046-05脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量宋建辉,袁峰,丁振良(哈尔滨工业大学自动化测试与控制系,黑龙江哈尔滨150001)摘要:考虑时间间隔测量对脉冲激光测距系统的意义,提出了一种新的高精度时间间隔测量方法。该方法在现场可编程门阵列(FPGA)中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合。采用脉冲计数法对被测时间间隔进行/粗值0测量,保证大
2、的动态测量范围。利用FPGA内部锁相环产生N路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到Tclk/N。利用FlipFlop锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化。该方法解决了传统多相采样技术中由于倍频次数高导致相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率。测试结果表明,该时间间隔测量模块的动态测量范围为163.8Ls,测时过程相对较短,当进行多次重复测量时,测量的标准误差在71ps以内,基本满足实际应用的精度
3、要求。关键词:激光测距;时间间隔测量;多相采样;延迟链中图分类号:TN247文献标识码:AHighprecisiontimeintervalmeasurementinpulsedlaserrangingSONGJian-hui,YUANFeng,DINGZhen-liang(DepartmentofAutomaticTestingandControl,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Thehighaccuracytimeintervalmeas
4、urementisakeytechniquetoapulsedlaserranging.Inthispaper,anewhighprecisiontimeintervalmeasurementmethodcombiningwithapulsecountingmethod,amult-iphasesamplingandadelaymethodisproposedtouseinthemult-ileveltimeintervalmeasurementinaFieldProgrammingGateArray(FPGA).Thep
5、lusecountingmethodisusedtorea-lizethecoarsecountertoguaranteealargedynamicrange,andaPhaseLockedLoop(PLL)intheFP-GAisusedtogeneratetheNclockpulseswiththesamefrequencyanduniformdistributionphaseascountingclocks.Basedontheequalprecisionfrequencymeasuring,theresolutio
6、nofthetimeconver-sionisimprovedtoTclk/N.Moreover,alatchFlipFlopsisusedtoformadelaychaintomeasurethefinetimeinterval.Experimentsshowthattheproposedmethodhassolvedtheproblemofthetrad-itionalmult-iphasesamplingapproach,towhichphaseshiftresolutionisdecreasedwiththefre
7、quencyincreasing,sothatthefineresolutioncanbeobtainedbylimitingdelaylinesandnoincreaseofcount-ingclocks.Thetestresultsshowthatthemaximummeasuringtimeofthemoduleis163.8Ls,theconversiontimeisshortandthestandarderrorofthemeasurementislessthan71pswhenrepeatedmeasureme
8、ntsarecarriedout,whichcansatisfytherequirementsofhigherprecisionsystems.Keywords:laserranging;timeintervalmeasurement;mult-iphasesampling;delayline收稿日期:
