基于FPGA和TDC-GP21的高速精确时间间隔测量在脉冲激光测距中的应用

"脉冲激光测距中高速精密时间间隔测量研究" 本文主要探讨了脉冲激光测距系统中的一个重要技术——高速精密时间间隔测量。在脉冲激光测距系统中，精确测量两个激光脉冲之间的往返时间是计算目标距离的关键。文章通过设计并实现了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）和时间数字转换器（TDC-GP21）的高速精密时间间隔测量系统，旨在提高系统的测量精度和效率。 首先，该系统利用TDC-GP21的高精度测量模式，能够对时间间隔进行精细测量。通过对TDC-GP21进行配置和校准，可以补偿和修正测量结果中的误差，从而提高整个系统的测量精度。此外，为了减少单次测量周期，文章提出了采用多级嵌套状态机来优化高速SPI（串行外设接口）通信的设计，这有助于提升系统的运行速度。 文章还深入分析了影响测量精度的各种因素，并对三种不同的时刻鉴别方法进行了漂移误差的比较分析。针对非线性误差问题，设计了一种高通阻容时刻鉴别模块，该模块有助于减小系统中的非线性误差，进一步提升测量的准确性。 实验部分，研究人员使用FPGA产生的脉冲信号进行了时间间隔测量，并进行了实际的激光测距试验，以验证系统的性能。实验结果显示，该系统能实现高速稳定测量，其重复测量频率高达1kHz，测量精度在±100ps范围内，具有良好的线性度。 关键词涉及到的时间间隔测量、FPGA、TDC-GP21和高精度，都是该研究的核心技术点。其中，时间间隔测量是核心任务，FPGA提供灵活的硬件逻辑控制，TDC-GP21则为高精度时间间隔测量提供了硬件基础，而高精度则是系统设计追求的目标。时刻鉴别作为关键步骤，直接影响测量结果的准确性。 这篇研究论文对于理解和改进脉冲激光测距技术具有重要意义，特别是对于那些需要高速、高精度测量的应用领域，如军事、遥感、工业自动化等，具有很高的参考价值。