時間間隔測量方法、裝置、時間數字轉換器及介質與流程

本技術屬于測量，尤其涉及一種時間間隔測量方法、裝置、時間數字轉換器及介質。

背景技術：

1、激光測距、核醫學成像、高能粒子物理研究等領域常常需要高精度時間測量，測量精度要求達到皮秒量級。相關技術中，可以使用基于計數器對時間間隔進行測量，計數器的頻率高低決定了時間間隔的測量精度。較高的計數器頻率可以提供更細小的時間間隔分辨率，使得可以更精確地測量較短的時間間隔。然而，在選擇計數器頻率時，需要綜合考慮成本因素，高頻率計數器通常需要更高性能的硬件和更復雜的電路設計，從而增加了制造和成本的開銷。

2、因此，亟需提出一種信號的時間間隔測量方法，可以實現在不使用高頻率計數器的情況下，提高時間間隔的測量精度。

技術實現思路

1、本技術實施例提供了一種時間間隔測量方法、裝置、時間數字轉換器及介質，可以在不使用高頻率計數器的情況下，提高時間間隔的測量精度。

2、第一方面，本技術實施例提供了一種時間間隔測量方法，包括：

3、對接收信號進行延時處理得到多個延時信號；

4、在采樣時鐘信號的第一跳變沿和第二跳變沿對所述接收信號進行采樣，得到第一采樣時刻；

5、在采樣時鐘信號的第一跳變沿和第二跳變沿對多個所述延時信號進行采樣，得到第二采樣時刻；

6、根據所述第一采樣時刻和所述第二采樣時刻，確定所述接收信號的接收時刻，并得到發射信號的發射時刻和所述接收時刻之間的時間間隔。

7、在第一方面的一種可能的實現方式中，所述采樣時鐘信號時鐘周期包括兩個采樣周期，其中，所述第一跳變沿為第一采樣周期的起始時刻，第二跳變沿為第二采樣周期的起始時刻；所述對接收信號進行延時處理得到多個延時信號，包括：

8、根據所述采樣周期和預設延時量，對所述接收信號進行延時處理，得到多個延時信號。

9、在上述可能的實現方式中，一個時鐘周期中可以包括兩個采樣周期，縮短了采樣周期的時長，即縮短了總延時所需要的時間量程，進而可以縮短延時鏈的長度，以避免延時鏈跨延時單元進行延時造成的測量誤差。

10、在第一方面的一種可能的實現方式中，所述根據所述采樣周期和預設延時量，對所述接收信號進行延時處理，得到多個延時信號，包括：

11、采用所述預設延時量，對接收信號進行多級延時處理得到n個延時信號，相鄰的兩個所述延時信號的延時量之差為所述預設延時量，其中所述預設延時量△t為t/n，其中，t為采樣周期，n為正整數。

12、在上述可能的實現方式中，n個延時信號的總延時時長覆蓋了整個采樣周期，避免因總延時時長小于采樣周期而導致的測量誤差，以確保準確測量信號時間間隔。

13、在第一方面的一種可能的實現方式中，所述根據采樣時鐘信號的第一跳變沿和第二跳變沿對多個所述延時信號進行采樣，得到第二采樣時刻，包括：

14、根據所述采樣時鐘信號的第一跳變沿對多個所述延時信號進行采樣，得到第一溫度計碼；

15、根據所述采樣時鐘信號的第二跳變沿對多個所述延時信號進行采樣，得到第二溫度計碼；

16、基于所述第一溫度計碼和所述第二溫度計碼，得到所述第二采樣時刻。

17、在上述可能的實現方式中，在一個時鐘周期中，對多個延時信號進行兩次采樣，可以得到兩個溫度計碼，進而通過兩個溫度計碼，得到第二采樣時刻，即從兩個溫度計碼所對應的采樣周期中，識別出第二采樣時刻，避免使用高頻率計數器的高成本方法來增加測量精度。

18、在第一方面的一種可能的實現方式中，所述基于所述第一溫度計碼和所述第二溫度計碼，得到所述第二采樣時刻，包括：

19、將所述第一溫度計碼和所述第二溫度計碼分別編碼輸出，得到第一計數編碼和第二計數編碼；

20、根據所述第一計數編碼和所述第二計數編碼，得到所述第二采樣時刻。

21、在上述可能的實現方式中，將溫度計碼進行編碼輸出后得到的計數編碼為數字數據，更易于傳輸和存儲以及進行計算，便于計算得到第二采樣時刻。

22、在第一方面的一種可能的實現方式中，所述根據所述第一計數編碼和所述第二計數編碼，得到所述第二采樣時刻，包括：

23、根據所述第一計數編碼和所述第二計數編碼，確定所述接收信號所處的目標采樣周期和所述預設延時量的數量，所述目標采樣周期為所述第一采樣周期或所述第二采樣周期；

24、根據所述目標采樣周期的起始時刻、所述數量和所述預設延時量，確定所述第二采樣時刻。

25、在上述可能的實現方式中，第一計數編碼和第二計數編碼分別對應于一個時鐘周期中的兩個采樣周期，因此在確認第二采樣時刻時，首先需要判斷出接收信號所處的目標采樣周期，以更精確的確認第二采樣時刻。

26、在第一方面的一種可能的實現方式中，所述在采樣時鐘信號的第一跳變沿和第二跳變沿對所述接收信號進行采樣，得到第一采樣時刻，包括：

27、通過在所述采樣時鐘信號的所述第一跳變沿和所述第二跳變沿分別對所述接收信號進行采樣得到一組采樣狀態值，所述采樣狀態值包括第一采樣值和第二采樣值；

28、根據所述采樣狀態值和所述采樣周期確定所述第一采樣時刻。

29、在上述可能的實現方式中，能夠通過第一跳變沿和第二跳變沿分別對接收信號采樣，提高第一采樣時刻的確定速度，并節省系統的資源占用。

30、在第一方面的一種可能的實現方式中，所述根據所述第一采樣時刻和所述第二采樣時刻，確定所述接收信號的接收時刻，包括：

31、對所述第一采樣時刻和所述第二采樣時刻進行加和運算，得到所述接收信號的接收時刻。該方式可通過對第一采樣時刻和第二采樣時刻進行加和運算，精確得到接收信號的接收時刻。

32、第二方面，本技術實施例提供了一種時間間隔測量裝置，包括：

33、延時模塊，用于對接收信號進行延時處理得到多個延時信號；

34、第一時刻確定模塊，用于在采樣時鐘信號的第一跳變沿和第二跳變沿對所述接收信號進行采樣，得到第一采樣時刻；

35、第二時刻確定模塊，用于在采樣時鐘信號的第一跳變沿和第二跳變沿對多個所述延時信號進行采樣，得到第二采樣時刻；

36、時間間隔確定模塊，用于根據所述第一采樣時刻和所述第二采樣時刻，確定所述接收信號的接收時刻，并得到發射信號的發射時刻和所述接收時刻之間的時間間隔。

37、第三方面，本技術實施例提供了一種時間數字轉換器，包括：延時采樣單元、計數編碼器、邊緣識別單元；

38、所述延時采樣單元，包括依次相連的多級延時鏈，所述延時鏈的輸入端與上一級所述延時鏈的輸出端相連，第一個所述延時鏈的輸入端用于輸入接收信號，每級所述延時鏈進行一級延時；用于對所述接收信號進行延時處理得到多個延時信號，并對多個所述延時信號進行采樣得到第一溫度計碼和第二溫度計碼；

39、所述計數編碼器，用于對所述第一溫度計碼和所述第二溫度計碼進行二進制編碼，并輸出第一計數編碼和第二計數編碼；

40、所述邊緣識別單元，用于接收所述第一計數編碼和第二計數編碼，并根據所述第一計數編碼和第二計數編碼，識別所述接收信號所處的采樣周期，輸出采樣時刻。

41、在第三方面的一種可能的實現方式中，所述延時鏈包括進位鏈、第一跳變沿寄存器和第二跳變沿寄存器；

42、所述進位鏈的輸入端與上一級所述延時鏈的輸出端相連，用于對所述輸入端輸入的信號進行延時；

43、所述第一跳變沿寄存器的第一輸入端與所述進位鏈的第一采樣點連接、第二輸入端用于輸入采樣時鐘、輸出端與所述計數編碼器連接，用于在所述第一跳變沿對所述進位鏈延時后的所述延時信號進行采樣，并將鎖存的第一采樣值輸出給所述計數編碼器；

44、所述第二跳變沿寄存器的第一輸入端與所述進位鏈的第二采樣點連接、第二輸入端用于輸入所述采樣時鐘、輸出端與所述計數編碼器連接，用于在所述第二跳變沿對所述進位鏈延時后的所述延時信號進行采樣，并將鎖存的第二采樣值輸出給所述計數編碼器。

45、在第三方面的一種可能的實現方式中，所述延時鏈設置在一個邏輯單元中。

46、第四方面，本技術實施例提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現上述第一方面所述的時間間隔測量方法。

47、第五方面，本技術實施例提供了一種計算機程序產品，當所述計算機程序產品在時間數字轉換器上運行時，使得所述時間數字轉換器執行上述第一方面所述的時間間隔測量方法。

48、本技術實施例與現有技術相比存在的有益效果是：本技術實施例通過對接收信號進行延時處理得到多個延時信號，并且在采樣時鐘信號的第一跳變沿和第二跳變沿對接收信號以及多個延時信號進行采樣，可分別得到第一采樣時刻和第二采樣時刻，進而根據第一采樣時刻和第二采樣時刻確定出接收信號的接收時刻，最后得到發射信號的發射時刻和接收時刻之間的時間間隔。上述方案通過在兩個跳變沿進行采樣，縮短了采樣周期，提高了采樣頻率，進而實現了在不使用高頻率計數器的情況下，提高時間間隔的測量精度；同時，兩個跳變沿進行采樣，縮短了延時鏈長度，不需要跨邏輯分區，延時量更精確，提高了時間間隔的測量準確性，減少對邏輯資源的占用。