基于TDC技术的高精度时差测量系统设计
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第３卷 ３
第 ２ 期
制 导 与 引 信
ＧＵＩ ＤＡＮ Ｃ ＆ ＦＵＺ Ｅ Ｅ
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ２ １３ ． Ｊ Ｄ ２ １ Ｕ． ０ ２
２１ ０ ２年 ６月
文章 编号 ：６ １０ ７ （０ ２ ０ —０ ００ １ ７ —５ ６ ２ １ ） ２０ ２— ５
基 于 Ｔ Ｃ技 术 的高 精 度 时差 测 量 系统设 计 Ｄ
１ ＴＤＣ ＧＰ 功 能 描 述 — Ｘ
为 了获取 高精度 的 时间 间隔 值 ， 一种 方 法是
产生 足 够 高 的频 率 计 数 ， 射 脉 冲启 动 计 数 、 发 回
第２ 期
王艳 平 ， ： 于 ＴＤ 等 基 Ｃ技 术 的 高精度 时 差测 量 系统设计
２ １
波 脉 冲终 止计 数 ， 后 读 出计 数值 。如果 测 量分 最
式 有 Ｉ ｄ 模 式 、 Ｍｏ ｅ模 式 、 — ｄ — Ｍｏ ｅ Ｇ— ｄ Ｒ Ｍｏ ｅ模 式 、 Ｍ— ｄ 模 式 四种 。 Ｍｏ ｅ 根 据 测 量 精 度 和 量 程 的 要 求 ， 用 了 Ｒ 选 —
辨率 要 达 到 ０ ５ｎ ， 计 数 器 的频 率 要 达 到 ２ ． ｓ 则 ＧＨｚ 不 易于 实 现 ； 二 种 方 法 对 方 法 一 进 行 了 ， 第
模 式 ， 一 种 是 ２ ｉ 模 式 。本 次 设 计 选 用 １ 另 ８ ｂｔ ６
ｂｔ 式 。１ ｉ 模式 可 以节约 管脚 ， ｉ模 ６ｂｔ 但对 寄存 器 要 进行 两次 读 写操 作 。ＴＤ — Ｐ Ｃ Ｇ Ｘ芯 片 的工作 模
王艳 平 ， 宋丽娜 ， 陶坤 宇
（ 海无线 电设 备研 究所 ， 上 上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ０
摘 要 ： 传统 的基 于脉 冲计 数 的方 法难 以 实现 高精度 时差 测量 ， 电路 的规模 较 大、 噪 且 抗
能 力 差 。为 了满 足 激 光 雷 达 高 精 度 ＂ 距 的 要 求 ， 用 时 间 数 字 转 换 技 术 （ 称 Ｔ Ｃ） 实现 时 ａ ｌ ４ 采 简 Ｄ 可
ｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｓ ｏ ｎ ｅ ， ｎ ｈ ｉｃ ｉ ｉ ｃ ｍｐ ｉａ ｅ ． ｃ ｕ ｒ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉ ｉ ｎ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｅ ｎ ｐ ｌ ｅｃ ｕ ｔ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｃｒ ｕ ｔ ｓ ｏ ｌ ｔ ｄ Ｔｏ ａ ｑ ｉｅｈ ｇ ｒ ｃ ｓｏ ａ ｕ ｅ ｎ ｃ ｒ ｓ ｌｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｈ ｍ ｅ ｔ ｇ ｔ ｌ Ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ＴＤＣ） ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ．Ｔｈ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｃ ｕ ｄ ｅ ｕ ｔ ，ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｔ ｅ Ｔｉ ｏ Ｄｉ ｉ ｏ ｖ ｒ ｅ （ ａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｌ
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用专 用 时 间数 字 转 换 芯 片 Ｔ — Ｘ 进 行 时 差 ＤＣ ＧＰ
０ 引 言
测 距精 度是 激光 雷达 的一 个重 要 指标 ， 现 实
高 精度 时差 的 测 量 是 获得Ｇ Ｘ采用 数字 延迟线 法进 Ｄ —Ｐ 行测 量 ， 时钟 提 供 的最 小 时 间 测 量 间 隔分 割 ， 将 极 大提 高 了测 量 精 度 。采 用 锁 相 环 减小 控 制 温 度和 电压 对时 间测量 精度 的影 响 ， 证 系统 的 时 保 间分辨率 恒定 。
文献 标识 码 ： Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｈ Ｐｒ ｃ ｓｏ ｍ ｅ Ｄｉ ｆ ｒ ｎ ｅ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｓ ｇ ｆ Ｈ ｇ ｅ ｉ ｉ ｎ Ｔｉ ｆ ｅ ｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ
Ｓ ｓｅ ｓ ｄ ｏ ｙ ｔ ｍ Ｂａ ｅ ｎ ＴＤＣ
ＷＡ ＮＧ ｎ— ｎｇ， ＳＯＮ Ｇ — Ｙａ ｐｉ Ｌｉｎａ， ＴＡ０ Ｋｕｎ ｙｕ —
键 。传 统 的基 于 脉 冲计 数 的 方 法 难 以实 现 高 精 度 的 时差 测 量 ， 电路 的规 模 较 大 、 噪 能 力 且 抗 差 。为 了满 足激 光雷达 高 精度 测距 的要 求 ， 选
收 ■ 日期 ｌ０ ２０ ８ ２ １～５０ 作者筒介 ｚ 王艳 平 （９ ０ ， ， 士 ， 程 师 ， 要 从 事 激 光 １８ 一） 女 硕 工 主 雷 达 信 号处 理 技术 研 究 。
间间 隔最 小到 ０ｎ 的 超短 间隔 的 时间测 量 ， 能 实现皮 秒级 的 测量 分辨 率 ， 决 了传 统计 数 ｓ 并 解
测 距 的瓶 颈 问 题 ， 用 于 各 种 脉 冲测 距 系 统 。 适 关 键 词 ：时 间 测 量 ；高 精 度 ；激 光 雷 达
中图分 类号 ： ＴＮ９ ８ ９ ５ ．８
（ ｈ ｎ ｈ ｉ ｄ ｏ Ｅｑ ｉ ｍ ｅ ｔＲｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ０， ｉ ａ Ｓ ａ ｇ ａ Ｒａ ｉ ｕ ｐ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｔ ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ９ Ｃｈ ｎ ） ｔ ２
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文章 编号 ：６ １０ ７ （０ ２ ０ —０ ００ １ ７ —５ ６ ２ １ ） ２０ ２— ５
基 于 Ｔ Ｃ技 术 的高 精 度 时差 测 量 系统设 计 Ｄ
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王艳 平 ， 宋丽娜 ， 陶坤 宇
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能 力 差 。为 了满 足 激 光 雷 达 高 精 度 ＂ 距 的 要 求 ， 用 时 间 数 字 转 换 技 术 （ 称 Ｔ Ｃ） 实现 时 ａ ｌ ４ 采 简 Ｄ 可
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键 。传 统 的基 于 脉 冲计 数 的 方 法 难 以实 现 高 精 度 的 时差 测 量 ， 电路 的规 模 较 大 、 噪 能 力 且 抗 差 。为 了满 足激 光雷达 高 精度 测距 的要 求 ， 选
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间间 隔最 小到 ０ｎ 的 超短 间隔 的 时间测 量 ， 能 实现皮 秒级 的 测量 分辨 率 ， 决 了传 统计 数 ｓ 并 解
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