[发明专利]一种具备采样点时间定位的激光雷达回波全波形采集器

摘要

本发明公开一种具备采样点时间定位的激光雷达回波全波形采集器，属于对地观测激光雷达遥感技术领域。该全波形采集器由主控模块、高速ADC采样模块，高速FIFO缓存模块，内插延迟线模块，高速粗计数器模块和精细测量编码模块组成，除高速ADC采样模块外，都在FPGA内部实现。本发明的目的在于提供一种以比较简单的方式获取带有采样点精确时间定位的激光雷达回波全波形采集器。利用高速ADC采样时钟同步的分频时钟作为粗计数时钟，控制在一定的时间区间内保存回波采样点数据，同时利用内插延迟链对主波脉冲和粗计数时钟沿之间的时间间隔进行精细测量，从而获得相对激光发射主波脉冲有着精确时间定位的回波采样点。本发明具有外围电路简单，实现方式简明，功能接口可灵活配置和性价比高等优点。

主权项

一种具备采样点时间定位的激光雷达回波全波形采集器，它由一片FPGA芯片和一片高速ADC采样芯片组成，FPGA用于构建采集器的主控模块，高速粗计数器模块，高速FIFO缓存模块，内插延迟链模块和精细测量编码模块，高速ADC采样芯片用于构建采集器的高速ADC采样模块，其特征在于：所述的高速ADC采样芯片采样率达到1Gsps以上，采样时钟由高稳定恒温晶振通过集成锁相环芯片倍频产生；所述的FPGA芯片具备可生成ns级传播长度的进位链用于构建内插延迟链；所述的主控模块由FPGA内部状态机逻辑实现，所述的高速FIFO缓存模块由FPGA内部存储资源实现，接收高速ADC输出的高速数据流，缓存波形数据，所述的高速粗计数器模块由FPGA内部高速计数器实现，所述的内插延迟链模块由FPGA中的专用进位链实现，所述的精细测量编码模块由FPGA内部的逻辑资源实现；测量时，激光发射主波脉冲进入内插延迟链模块，激光雷达回波进入高速ADC采样模块，高速粗计数器模块采用的粗计数时钟由高速ADC采样模块中的高速ADC芯片与采样时钟同步且分频的同步数据输出时钟提供，主控模块提取内插延迟链模块上的脉冲行走时间数据，送入精细测量编码模块获得主波脉冲和粗计数时钟沿时间间隔的精细测量结果，同时主控模块在主波脉冲到来时提供触发信号给高速粗计数器模块开始计数，并粗计数器的计数值控制将一定时间区间内高速ADC采样模块输出的采样数据流写入高速FIFO缓存模块。