[发明专利]光学距离测量设备的延迟时间校准及相关联的系统和方法

权利要求书

1.一种用于测量到物体的距离的设备，所述设备包括：

光发射器，被配置为发射出射光脉冲；

光传感器，被配置为接收从所述物体反射的返回光脉冲，并且输出表示所述返回光脉冲的脉冲信号；

现场可编程门阵列“FPGA”，耦合到所述光传感器，并且包括具有一系列顺序耦合的延迟单元的时间-数字转换器“TDC”，各个顺序耦合的延迟单元与对应的各个延迟时间相关联，其中所述顺序耦合的延迟单元中的至少一些延迟单元具有不同的各个延迟时间，并且其中所述TDC被配置为至少部分地基于所述顺序耦合的延迟单元的各个延迟时间来测量所述脉冲信号的定时信息；以及

控制器，被配置为基于所述定时信息计算到所述物体的距离。

2.根据权利要求1所述的设备，所述光发射器、所述光传感器、所述FPGA和所述控制器是由无人机、自主载运工具或机器人承载的。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述TDC被配置为通过以下操作测量所述定时信息：

将输入信号传播通过所述一系列顺序耦合的延迟单元，所述输入信号与所述脉冲信号的一个或多个部分相对应；

使用所述一系列顺序耦合的延迟单元来确定所述输入信号的精确时间值；以及

基于所经过的所述FPGA的时钟周期的数量来确定所述输入信号的粗略时间值。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述精确时间值与所述一系列顺序耦合的延迟单元中的、在所述FPGA的下一个时钟周期之前接收所述输入信号的子集的各个延迟时间之和相对应。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述定时信息与所述粗略时间值和所述精确时间值之差相对应。

6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述精确时间值的时间分辨率高于所述粗略时间值的时间分辨率。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一系列顺序耦合的延迟单元包括至少25个延迟单元。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一系列顺序耦合的延迟单元包括进位链或查找表“LUT”。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述各个延迟时间在5皮秒至2000皮秒的范围内。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述TDC包括具有多个锁存器的锁存单元，各个锁存器耦合到对应的顺序延迟单元。

11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述TDC包括具有多个锁存器的锁存单元，各个锁存器耦合到对应的顺序延迟单元，并且其中所述TDC被配置为：

将输入信号传播通过所述一系列顺序耦合的延迟单元，所述输入信号与所述脉冲信号的一个或多个部分相对应；

使用所述一系列顺序耦合的延迟单元确定所述输入信号的精确时间值，其中所述精确时间值与所述一系列顺序耦合的延迟单元中的、在所述FPGA的下一个时钟周期之前接收所述输入信号的子集的各个延迟时间之和相对应；

基于所经过的所述FPGA的时钟周期的数量来确定输入信号测量的粗略时间；以及

基于所述粗略时间值和所述精确时间值之差来测量所述定时信息。