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CN111699442B - 时间测量的校正方法及装置 - Google Patents

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CN111699442B CN201980005148.5A CN201980005148A CN111699442B CN 111699442 B CN111699442 B CN 111699442B CN 201980005148 A CN201980005148 A CN 201980005148A CN 111699442 B CN111699442 B CN 111699442B
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Abstract

一种时间测量的校正方法、现场可编程门阵列FPGA、印刷电路板PCB、测距装置和时间测量装置。其中，时间测量的校正方法应用于FPGA，FPGA内设置有至少一条TDC通道，时间测量的校正方法包括：FPGA确定进入时间测量的自校正模式(S510)；在自校正模式中：FPGA控制生成标准信号(S520)，标准信号用于对FPGA内的至少一条TDC通道进行校正；FPGA控制获取标准信号，并基于标准信号采集至少一条TDC通道的测量数据(S530)。时间测量的校正方法能够在FPGA的控制下对TDC进行自校正。

Description

时间测量的校正方法及装置
版权申明
本专利文件披露的内容包含受版权保护的材料。该版权为版权所有人所有。版权所有人不反对任何人复制专利与商标局的官方记录和档案中所存在的该专利文件或者该专利披露。
技术领域
本申请涉及时间测量领域，尤其涉及一种时间测量的校正方法及装置。
背景技术
基于现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)的时间数字转换器(time to digital converter，TDC)能够测量信号的到达时间，因此，被广泛应用于各种测距装置。
基于FPGA的TDC的时间测量精度受到物理器件自身或者环境因素的影响，因此，如何对基于FPGA的TDC进行校正成为人们关注的焦点。
发明内容
本申请提供了一种时间测量的校正方法及装置，能够对基于FPGA的TDC进行自校正。
第一方面，提供一种时间测量的校正方法，所述方法应用于FPGA，所述FPGA内设置有至少一条TDC通道，所述方法包括：所述FPGA确定进入时间测量的自校正模式；在所述自校正模式中：所述FPGA控制生成标准信号，所述标准信号用于对所述FPGA内的至少一条TDC通道进行校正；所述FPGA控制获取所述标准信号，并基于所述标准信号采集所述至少一条TDC通道的测量数据。
第二方面，提供一种FPGA，包括：至少一条TDC通道；控制模块，用于执行以下操作：确定所述FPGA进入时间测量的自校正模式；在所述自校正模式中，控制生成标准信号，所述标准信号用于对所述FPGA内的至少一条时间数字转换TDC通道进行校正；控制所述FPGA获取所述标准信号，并基于所述标准信号采集所述至少一条TDC通道的测量数据。
第三方面，提供一种测距装置，包括：发射电路，用于出射激光脉冲信号；如第二方面所述的FPGA，用于控制发射器出射激光脉冲序列；所述FPGA还用于接收电脉冲信号，所述电脉冲信号是由所述出射的光脉冲序列经物体反射后沿出射光路返回的光信号转换成的；所述FPGA还用于通过所述TDC通道对所述电脉冲信号进行时间测量。
第四方面，提供一种时间测量装置，包括如第二方面所述的FPGA。
第五方面，提供一种时间测量装置，包括如第四方面所述的PCB。
第六方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有用于执行第一方面所述方法的指令。
第七方面，提供一种计算机程序产品，包括用于执行第一方面所述方法的指令。
本申请实施例提供的时间测量的校正方法能够在FPGA的控制下对TDC进行自校正。
附图说明
图1是被测信号从模拟信号转换为数字信号的示意图。
图2是包含TDC通道的FPGA的结构示例图。
图3是TDC通道的工作方式的示意图。
图4是包含TDC通道的FPGA的校正方式的示意图。
图5是本申请实施例提供的时间测量的校正方法的示意性流程图。
图6是本申请实施例提供的时间测量的校正系统的结构示意图。
图7是标准信号和被测信号的一种选通方式的示例图。
图8是标准信号和被测信号的另一选通方式的示例图。
图9是图6所示的校正系统的一种实现方式的示例图。
图10是本申请实施例提供的FPGA的结构示意图。
图11是本申请实施例提供的PCB的结构示意图。
图12是本申请一个实施例提供的时间测量装置的结构示意图。
图13是本申请另一实施例提供的时间测量装置的结构示意图。
图14是本申请一个实施例提供的测距装置的结构示意图。
图15是本申请另一实施例提供的测距装置的结构示意图。
图16是本申请又一实施例提供的测距装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对物体进行测量，测距装置一般会先向被测物体发射测距信号。测距信号被被测物体返回之后，可以由TDC对返回后的信号(下称被测信号)进行接收和测量，以计算被测信号的到达时间(或接收时间)。
TDC接收到的被测信号可以是数字信号，也可以是模拟信号。数字信号可直接接入TDC进行测量，模拟信号可以先转换为数字信号，然后再进入TDC进行测量。
以被测信号为模拟信号为例，如图1所示，可以将该被测信号接入电压比较器的正向输入端(“+”号对应的输入端)，电压比较器的负向输入端(“-”号对应的输入端)可以接入固定的参考电压Vref。当被测信号的电压值超过该参考电压Vref时，电压比较器的输出Vout为“1”，当被测信号的电压值低于参考电压Vref时，电压比较器的输出Vout为“0”，如此即完成了被测信号从模拟信号到数字信号的转换(电压波形的变化如图1中的左图所示)。电压比较器的实现方式可以有多种，如可以用专用的电压比较芯片实现，也可以通过FPGA的差分输入端口实现。
基于FPGA的TDC可以包含一个或多个TDC通道。每个TDC通道可用于对被测信号进行独立的测量。图2是基于FPGA的TDC的结构示例图。如图2所示，FPGA 2可以接收两个被测信号A和B，每个被测信号经过电压比较器生成两个数字信号，即图3中的数字信号A1、A2、B1、B2，这些数字信号再分别接入FPGA 2中的TDC通道1，2，3，4进行测量。
FPGA的工作时钟频率一般从几百MHz到几GHz不等，其利用简单的时钟计数即可实现纳秒(ns)级的时间测量精度。为达到更高的时间测量精度，常常使用时间内插法对被测信号进行时间测量。
举例说明，可以在FPGA内部设置多个延时单元，每个延时单元的延时时间Td可以在几皮秒(ps)到几百皮秒不等。将许多这样的延时单元连起来，可以组成一条延时链。当被测信号(指进入TDC通道的数字信号，如图2中的数字信号A1、A2、B1或B2)在延时链上传输时，可以对该被测信号进行采样，并通过判断被测信号在采样时刻在延时链上的位置来反推被测信号的到达时间。然后，结合FPGA的时钟计数，就可以实现皮秒级的高精度时间测量。下面以图3为例，对被测信号的到达时间的测量方式进行举例说明。
如图3所示，被测信号在延时链上传输，每经过一段时间传输到下一个延时单元，延时单元的输出状态可以表示被测信号是否经过该延时单元。此外，锁存时钟将会周期性地锁存延时链的电平状态，锁存周期表示为TCLK。锁存时钟的周期数，即为简单时钟计数，也可称为粗计数。
如果被测信号未到达，延时链上的延时单元的输出状态均可以为“0”，延时链的输出状态即为“...000000000...”。
当被测信号的上升沿到来后，每经过一个延时单元，该延时单元的输出状态即变为“1”。由于延时链的传播时长设计为“略大于一个锁存时钟周期”，所以会有某个锁存时刻，被测信号会恰好正在延时链上传播，则该时刻锁存器的输出状态为“...111110000...”，其中“1”的个数表示了被测信号在延时链上的位置，称为细计数CF，同时，可由锁存时钟的计数得出粗计数CC；
如果被测信号的下降沿在延时链上传输，其经过的延时单元的输出状态将变为“0”，在某个锁存时刻，延时链的输出状态锁存结果为“...000001111...”，其中“0”的个数表示了被测信号在延时链上的位置，称为细计数CC。
最终的时间测量结果可以采用如下公式计算：T＝TCLK*CC-Td*CF。从计算公式中可以看出，基于FPGA的TDC的时间测量方式可实现的精度由锁存时钟TCLK和延时单元的延时时间Td共同决定，但是一般TCLK的量级远大于Td，所以影响时间测量精度的主要因素在于Td。
但是，在实际应用中，由于物理因素的限制，延时链中的每个延时单元的延时时间无法保证完全一致。影响延时单元的因素可能是以下因素中的一种或多种：FPGA芯片速度等级、延时单元的片内位置分布、内核的工作电压、环境温度以及硬件描述语言的程序设计等。
为了提高时间测量精度，可以对TDC通道的时间测量精度进行校正。进一步地，当存在多个TDC通道时，还可以对该多个TDC通道间的延时差异进行校正。然后，可以将校正结果作为TDC通道的运行参数，对实际测量过程进行补偿。
相关技术一般会在FPGA出厂时，由校正人员利用外部的信号发生器对各个TDC通道进行校正。以图4为例，外部的信号发生器4可以生成标准信号(或称校正信号)，然后，将标准信号作为被测信号A和B接入到FPGA2中，并将所有电压比较器的负向输入端接入相同的固定电压，使得电压比较器在相同时刻将模拟信号转换为数字信号。
然后，可以采用如下方式得到TDC的校正结果：
(1)首先根据每个TDC通道采集的数据，分析每个TDC通道的时间测量精度；
(2)标准信号到达4个TDC通道的传输路径不同，4个TDC通道测量到的标准信号的到达时间将有所差异，测量的时间差值代表了TDC通道间的延时差异，分析时间差值得到校正结果。
但是，当基于FPGA的TDC出厂之后，由于电子产品的长期使用(如发生老化)或固件升级等原因，TDC通道中的延时单元的延时时间Td会不断发生变化，此时，原来的校正结果可能不再准确。如果将基于FPGA的TDC返厂重新进行校正，则耗时耗力。如果不对基于FPGA的TDC进行校正，则其时间测量精度会越来越差。
下面对本申请实施例提供的时间测量的校正方法进行详细描述。
图5是本申请实施例提供的时间测量的校正方法的示意性流程图。图5的方法可应用于FPGA。该FPGA内设置有至少一条TDC通道。图5的方法可以由FPGA中的控制模块执行。图5的方法可以包括步骤S510至步骤S530。
在步骤S510，FPGA确定进入时间测量的自校正模式。
进入自校正模式的方式可以有多种。例如，FPGA在确定符合以下条件中的至少一种时，进入自校正模式：系统完成程序更新时；系统完成上电启动时；至少一条TDC通道处于工作空闲时；达到预定的校正周期对应的校正时间时。实际中，可以根据应用环境和具体需求的不同为FPGA选择最为匹配的自校正模式。
后续的步骤S520和步骤S530是FPGA在自校正模式下执行的步骤。
在步骤S520，FPGA控制生成标准信号。
标准信号(或称校正信号)可用于对FPGA内的至少一条TDC通道进行校正。该标准信号可以是参数已知的信号，如可以是以下信号中的至少一种：方波、三角波、锯齿波、梯形波。
本申请实施例对FPGA生成的标准信号的数量不做具体限定。例如，FPGA可以控制生成与至少一条TDC通道一一对应的至少一个标准信号，其中每个标准信号分别用于对对应的TDC通道进行校正；或者，FPGA可以控制生成一个标准信号。该一个标准信号可用于分别对FPGA内的至少一条TDC通道进行校正。
在步骤S530，FPGA控制获取标准信号，并基于标准信号采集至少一条TDC通道的测量数据。
测量数据可以包括校正过程中TDC通道得到的粗计数和细计数。粗计数可用于表示FPGA内部的锁存时钟的周期数。细计数可用于表示实际的被测信号在TDC通道的延时链中的位置。粗计数和细计数的详细描述可以参见图3，此处不再详述。
本申请实施例提供的FPGA可以控制生成标准信号，从而对FPGA内的TDC通道进行自校正，进而可以提高FPGA的时间测量精度。由于FPGA采用自校正方案，因此，无论出厂前还是出厂后都可随时对该FPGA进行重新校正，操作方便，高度自动化，极大地降低了FPGA内的TDC通道的校正难度，提高了校正方案的可行性。
步骤S520的实现方式可以有多种。例如，可以由FPGA主动生成标准信号。又如，如图6所示，可以由FPGA 62控制外部的标准信号生成模块64生成标准信号。
可选地，作为第一种实现方式，FPGA 62可以向标准信号生成模块64发出生成指示。该生成指示可用于指示标准信号生成模块64生成标准信号。
可选地，作为第二种实现方式，FPGA 62可以将输出信号输入至标准信号生成模块64，并控制标准信号生成模块64将输出信号转换为标准信号。
第一种实现方式与第二种实现方式的区别在于：在第一种实现方式中，标准信号生成模块64独立地生成标准信号，FPGA 62主要用于触发该标准信号生成模块64工作；在第二种实现方式中，FPGA 62除了触发标准信号生成模块64工作之外，还向标准信号生成模块64提供用于转换成标准信号的初始信号(即上文提及的FPGA 62的输出信号)，这样可以简化标准生成模块64的实现。
标准信号生成模块64可以为模拟电路，也可以为数模转换器，也可以是二者的结合，本申请实施例对此并不限定。
标准信号生成模块64可以与FPGA 62集成在同一印刷电路板(printed circuitboard，PCB)上。本申请实施例中的FPGA 62和标准信号生成模块64可以取代相关技术中的出厂时由校正人员使用的信号发生器，从而可以实现TDC的自校正。
步骤S530的实现方式可以有多种。如图6所示，可以在FPGA外部设置信号选择模块66。该信号选择模块66可以选通标准信号进入FPGA。信号选择模块66可以是具有信号选通功能的任意模块，如可以是模拟开关或多路复用器，本申请实施例对此并不限定。标准信号生成模块66可以与FPGA 62集成在同一PCB上。FPGA 62可以向信号选择模块66发送选通信号(SEL)，从而在被测信号和标准信号之间进行选择。
图7给出了信号选通模块66的实现方式的一个示例。图7中的运算放大器71可用于输出实际的被测信号。信号选通模块66可以是模拟开关，其在控制信号的控制下选通被测信号或标准信号。图7中的逻辑控制和标准信号输出等功能的实现可以参见前文的描述，本实施例对此并不限定。
可选地，在某些实施例中，也可以不设置专门的信号选择模块对信号进行选通，而是通过控制被测信号的输出模块和/或标准信号的输出模块的状态实现信号的选通。
以图8为例，当FPGA进入自校正模式时，FPGA可以将运算放大器81的输出从使能状态设置为高阻状态，并将标准信号的输出模块(图8未示出)的输出从高阻状态设置为使能状态，从而获取标准信号。当FPGA进入工作模式时，FPGA可以将运算放大器81的输出从高阻状态设置为使能状态，并将标准信号的输出模块的输出从使能状态设置为高阻状态，从而对实际的被测信号进行测量。
上文指出，经过步骤S530，FPGA可以获取测量数据。在获取到测量数据之后，测量数据的分析工作可以在线执行，也可以离线执行，本申请实施例对此并不限定。
作为一个示例，图5的方法还可包括：在自校正模式中，FPGA根据测量数据，计算得到校正数据，并将校正数据更新至TDC通道。换句话说，可以由FPGA自己计算校正数据。
作为另一个示例，图5的方法还可包括：在自校正模式中，FPGA将测量数据发送给离线模块，以使离线模块根据测量数据，计算得到校正数据；FPGA接收离线模块发送的校正数据，并将校正数据更新至TDC通道。离线模块可以指专用的计算机，也可以指专用的软件分析模块。
校正数据可以包括TDC通道中延时单元的延时大小校正数据。当FPGA内设置有至少两条TDC通道时，校正数据还可以包括至少两条TDC通道中任意两条TDC通道间的延时差异校正数据。在该实施例中，图5的方法还可以包括：FPGA根据校正数据对至少两条TDC通道进行校正。
下面结合图9，给出FPGA校正过程的一个例子。
图9展示了以10MHz方波作为标准信号的校正过程。首先，可以由标准信号模块产生占空比为50％，幅值为0-1V，频率为10MHz的连续方波。然后，可以将FPGA切换至自校正模式，选择该标准信号作为FPGA的输入信号，同时将4个电压比较器的参考电压均设置为相同值，如均设置为500mV。
在理论上，4个TDC通道的输入信号及参考电压均相同，其测得的标准信号的到达时间TA1～TB2也应该相同。但是，实际中，由于受到一些因素的影响，TA1～TB2之间不可避免地会出现差异，多次重复测量同一标准信号，即可得出该差异值。将该差异值记录并补偿到正常的测量过程中，即可实现对TDC通道间延时差异的校正。
以TDC通道1为例进行说明。首先，可以大量采集(如采集10,000次以上)TDC通道1的测量数据，并对测量数据中的粗计数和细计数进行统计分析，即可得出TDC通道1中的延时链所能达到的最大延时单元的个数N1。由TDC通道的工作原理可知，TCLK＝N1*Td1，则可得知TDC通道1上的延时单元的延时时间Td1，将该延时时间Td1应用于TDC通道1的正常的测量过程中，即可完成TDC通道1的时间测量精度的校正。
除了自校正模式，FPGA还可以进入工作模式。在工作模式下，FPGA可以对被测信号进行时间测量。例如，在工作模式中，FPGA可以控制发射器出射激光脉冲序列；FPGA接收电脉冲信号，电脉冲信号是由出射的光脉冲序列经物体反射后沿出射光路返回的光信号转换成的；FPGA通过TDC通道对电脉冲信号进行时间测量。
上文结合图1至图9，详细描述了本申请的方法实施例，下面结合图10，详细描述本申请的装置实施例。应理解，方法实施例的描述与装置实施例的描述相互对应，因此，未详细描述的部分可以参见前面方法实施例。
本申请实施例还提供一种FPGA。如图10所示，该FPGA 1000包括至少一条TDC通道1010和控制模块1020。
控制模块1020可用于执行以下操作：确定所述FPGA 1000进入时间测量的自校正模式；在所述自校正模式中，控制生成标准信号，所述标准信号用于对所述FPGA 1000内的至少一条时间数字转换TDC通道进行校正；控制所述FPGA 1000获取所述标准信号，并基于所述标准信号采集所述至少一条TDC通道的测量数据。
可选地，所述确定进入时间测量的自校正模式可以包括：在确定符合以下条件中的至少一种时，进入所述自校正模式：系统完成程序更新时；系统完成上电启动时；所述至少一条TDC通道处于工作空闲时；达到预定的校正周期对应的校正时间时。
可选地，所述控制生成标准信号可以包括：控制生成与所述至少一条TDC通道一一对应的至少一个标准信号，每个所述标准信号分别用于对对应的TDC通道进行校正；或者，控制生成一个标准信号，所述一个标准信号用于分别对所述FPGA 1000内的至少一条TDC通道进行校正。
可选地，所述控制生成标准信号可以包括：控制所述FPGA 1000中的信号生成模块生成所述标准信号。
可选地，所述控制生成标准信号可以包括：控制所述FPGA 1000之外的标准信号生成模块生成所述标准信号。
可选地，所述控制所述FPGA 1000之外的标准信号生成模块生成所述标准信号可以包括：向所述标准信号生成模块发出生成指示，所述生成指示用于指示所述标准信号生成模块生成所述标准信号。
可选地，所述控制所述FPGA 1000之外的标准信号生成模块生成所述标准信号可以包括：将输出信号输入至所述标准信号生成模块，并控制所述标准信号生成模块将所述输出信号转换为所述标准信号。
可选地，所述标准信号生成模块可以为模拟模块或数模转换器或二者的结合。
可选地，所述标准信号可以包括以下至少一种：方波、三角波、锯齿波、梯形波。
可选地，所述控制获取所述标准信号可以包括：控制信号选择模块选通所述标准信号进入所述FPGA 1000。
可选地，所述信号选择模块为模拟开关或多路复用器。
可选地，所述FPGA 1000还可包括：第一处理模块，用于在所述自校正模式中，根据所述测量数据，计算得到校正数据，并将所述校正数据更新至所述TDC通道。
可选地，所述FPGA 1000还可包括：第二处理模块，用于将所述测量数据发送给离线模块，以使所述离线模块根据所述测量数据，计算得到校正数据；接收所述离线模块发送的所述校正数据，并将所述校正数据更新至所述TDC通道。
可选地，所述校正数据包括所述TDC通道中延时单元的延时大小校正数据。
可选地，所述FPGA 1000内设置有至少两条TDC通道；所述FPGA 1000还可包括：校正模块，在所述自校正模式中，对所述至少两条TDC通道进行校正，所述校正数据包括所述至少两条TDC通道中任意两条TDC通道间的延时差异校正数据。
可选地，所述测量数据包括校正过程中所述TDC通道得到的粗计数和细计数。
可选地，所述粗计数用于表示所述FPGA 1000内部的锁存时钟的周期数。
可选地，所述细计数用于表示实际的被测信号在所述TDC通道的延时链中的位置。
可选地，所述控制获取所述标准信号可以包括：将运算放大器的输出从使能状态设置为高阻状态，并将所述标准信号的输出模块的输出从高阻状态设置为使能状态，从而获取所述标准信号，其中所述运算放大器用于输出实际的被测信号。
可选地，所述控制模块1020还可用于执行以下操作：将运算放大器的输出从高阻状态设置为使能状态，并将所述标准信号的输出模块的输出从使能状态设置为高阻状态，从而对实际的被测信号进行测量。
可选地，所述控制模块1020还可用于执行以下操作：在进入工作模式之后，控制发射器出射激光脉冲序列；所述TDC通道用于在接收器接收电脉冲信号之后，对所述电脉冲信号进行时间测量，其中所述电脉冲信号是由所述出射的光脉冲序列经物体反射后沿出射光路返回的光信号转换成的。
本申请实施例还提供一种PCB。如图11所示，该PCB 1100包括上述FPGA 1000。
可选地，所述PCB 1100还可包括标准信号生成模块，所述标准信号生成模块用于：接收所述FPGA发出的生成指示；根据所述生成指示生成所述标准信号。
可选地，所述PCB 1100还可包括标准信号生成模块，所述标准信号生成模块用于：将所述FPGA的输出信号作为输入，所述输出信号转换为所述标准信号。
可选地，所述标准信号生成模块为模拟电路或数模转换器或二者的结合。
可选地，所述PCB 1100还可包括信号选择模块，所述信号选择模块用于选通所述标准信号进入所述FPGA。
可选地，所述信号选择模块为模拟开关或多路复用器。
可选地，所述PCB 1100还可包括离线模块，用于：接收所述FPGA的所述测量数据；根据所述测量数据，计算得到校正数据；向所述FPGA发送所述校正数据。
本申请实施例还提供一种时间测量装置。如图12所示，该时间测量装置1200包括上述FPGA 1000。
本申请实施例还提供一种时间测量装置。如图13所示，该时间测量装置1300可以包括上述PCB 1100。
本申请实施例还提供一种测距装置。如图14所示，该测距装置1400包括：发射电路1410以及上文描述的FPGA 1000。
发射电路1410可用于出射激光脉冲信号。
FPGA 1000可用于控制发射器出射激光脉冲序列；所述FPGA 1000还可用于接收电脉冲信号。所述电脉冲信号是由所述出射的光脉冲序列经物体反射后沿出射光路返回的光信号转换成的。所述FPGA 1000还可用于通过所述TDC通道对所述电脉冲信号进行时间测量。
可选地，所述测距装置1400还可包括扫描模块；所述扫描模块可用于改变所述激光脉冲信号的传输方向后出射，经物体反射回的激光脉冲信号经过所述扫描模块后入射至所述激光接收电路。
可选地，所述扫描模块还包括驱动器和厚度不均匀的棱镜，所述驱动器用于带动所述棱镜转动，以将经过所述棱镜的激光脉冲信号改变至不同方向出射。
可选地，所述扫描模块还包括两个驱动器，以及两个并列设置的、厚度不均匀的棱镜，所述两个驱动器分别用于驱动所述两个棱镜以相反的方向转动；来自所述发射电路的激光脉冲信号依次经过所述两个棱镜后改变传输方向出射。
该测距装置1400可以是激光雷达、激光测距设备等电子设备。在一种实施方式中，测距装置用于感测外部环境信息，例如，环境目标的距离信息、方位信息、反射强度信息、速度信息等。一种实现方式中，测距装置可以通过测量测距装置和探测物之间光传播的时间，即光飞行时间(Time-of-Flight，TOF)，来探测探测物到测距装置的距离。或者，测距装置也可以通过其他技术来探测探测物到测距装置的距离，例如基于相位移动(phase shift)测量的测距方法，或者基于频率移动(frequency shift)测量的测距方法，在此不做限制。
为了便于理解，以下将结合图15所示的测距装置1500对测距的工作流程进行举例描述。
如图15所示，测距装置1500可以包括发射电路1510、接收电路1520、采样电路1530和运算电路1540。
发射电路1510可以发射光脉冲序列(例如激光脉冲序列)。接收电路1520可以接收经过被探测物反射的光脉冲序列，并对该光脉冲序列进行光电转换，以得到电信号，再对电信号进行处理之后可以输出给采样电路1530。采样电路1530可以对电信号进行采样，以获取采样结果。运算电路1540可以基于采样电路1530的采样结果，以确定测距装置1500与被探测物之间的距离。
可选地，该测距装置1500还可以包括控制电路1550，该控制电路1550可以实现对其他电路的控制，例如，可以控制各个电路的工作时间和/或对各个电路进行参数设置等。
应理解，虽然图15示出的测距装置中包括一个发射电路、一个接收电路、一个采样电路和一个运算电路，用于出射一路光束进行探测，但是本申请实施例并不限于此，发射电路、接收电路、采样电路、运算电路中的任一种电路的数量也可以是至少两个，用于沿相同方向或分别沿不同方向出射至少两路光束；其中，该至少两束光路可以是同时出射，也可以是分别在不同时刻出射。一个示例中，该至少两个发射电路中的发光芯片封装在同一个模块中。例如，每个发射电路包括一个激光发射芯片，该至少两个发射电路中的激光发射芯片中的die封装到一起，容置在同一个封装空间中。
一些实现方式中，除了图15所示的电路，测距装置1500还可以包括扫描模块1560，用于将发射电路出射的至少一路激光脉冲序列改变传播方向出射。
其中，可以将包括发射电路1510、接收电路1520、采样电路1530和运算电路1540的模块，或者，包括发射电路1510、接收电路1520、采样电路1530、运算电路1540和控制电路1550的模块称为测距模块，该测距模块可以独立于其他模块，例如，扫描模块。
测距装置中可以采用同轴光路，也即测距装置出射的光束和经反射回来的光束在测距装置内共用至少部分光路。例如，发射电路出射的至少一路激光脉冲序列经扫描模块改变传播方向出射后，经探测物反射回来的激光脉冲序列经过扫描模块后入射至接收电路。或者，测距装置也可以采用异轴光路，也即测距装置出射的光束和经反射回来的光束在测距装置内分别沿不同的光路传输。图16示出了本申请的测距装置采用同轴光路的一种实施例的示意图。
测距装置1600包括测距模块1610，测距模块1610包括发射器1603(可以包括上述的发射电路)、准直元件1604、探测器1605(可以包括上述的接收电路、采样电路和运算电路)和光路改变元件1606。测距模块1610用于发射光束，且接收回光，将回光转换为电信号。其中，发射器1603可以用于发射光脉冲序列。在一个实施例中，发射器1603可以发射激光脉冲序列。可选的，发射器1603发射出的激光束为波长在可见光范围之外的窄带宽光束。准直元件1604设置于发射器的出射光路上，用于准直从发射器1603发出的光束，将发射器1603发出的光束准直为平行光出射至扫描模块。准直元件还用于会聚经探测物反射的回光的至少一部分。该准直元件1604可以是准直透镜或者是其他能够准直光束的元件。
在图16所示实施例中，通过光路改变元件1606来将测距装置内的发射光路和接收光路在准直元件1604之前合并，使得发射光路和接收光路可以共用同一个准直元件，使得光路更加紧凑。在其他的一些实现方式中，也可以是发射器1603和探测器1605分别使用各自的准直元件，将光路改变元件1606设置在准直元件之后的光路上。
在图16所示实施例中，由于发射器1603出射的光束的光束孔径较小，测距装置所接收到的回光的光束孔径较大，所以光路改变元件可以采用小面积的反射镜来将发射光路和接收光路合并。在其他的一些实现方式中，光路改变元件也可以采用带通孔的反射镜，其中该通孔用于透射发射器1603的出射光，反射镜用于将回光反射至探测器1605。这样可以减小采用小反射镜的情况中小反射镜的支架会对回光的遮挡。
在图16所示实施例中，光路改变元件偏离了准直元件1604的光轴。在其他的一些实现方式中，光路改变元件也可以位于准直元件1604的光轴上。
测距装置1600还可包括扫描模块1602。扫描模块1602放置于测距模块1601的出射光路上，扫描模块1602用于改变经准直元件1604出射的准直光束1619的传输方向并投射至外界环境，并将回光投射至准直元件1604。回光经准直元件1604汇聚到探测器1605上。
在一个实施例中，扫描模块1602可以包括至少一个光学元件，用于改变光束的传播路径，其中，该光学元件可以通过对光束进行反射、折射、衍射等等方式来改变光束传播路径。例如，扫描模块1602包括透镜、反射镜、棱镜、振镜、光栅、液晶、光学相控阵(OpticalPhased Array)或上述光学元件的任意组合。一个示例中，至少部分光学元件是运动的，例如通过驱动模块来驱动该至少部分光学元件进行运动，该运动的光学元件可以在不同时刻将光束反射、折射或衍射至不同的方向。在一些实施例中，扫描模块1602的多个光学元件可以绕共同的轴1609旋转或振动，每个旋转或振动的光学元件用于不断改变入射光束的传播方向。在一个实施例中，扫描模块1602的多个光学元件可以以不同的转速旋转，或以不同的速度振动。在另一个实施例中，扫描模块1602的至少部分光学元件可以以基本相同的转速旋转。在一些实施例中，扫描模块的多个光学元件也可以是绕不同的轴旋转。在一些实施例中，扫描模块的多个光学元件也可以是以相同的方向旋转，或以不同的方向旋转；或者沿相同的方向振动，或者沿不同的方向振动，在此不作限制。
在一个实施例中，扫描模块1602包括第一光学元件1614和与第一光学元件1614连接的驱动器1616，驱动器1616用于驱动第一光学元件1614绕转动轴1609转动，使第一光学元件1614改变准直光束1619的方向。第一光学元件1614将准直光束1619投射至不同的方向。在一个实施例中，准直光束1619经第一光学元件改变后的方向与转动轴1609的夹角随着第一光学元件1614的转动而变化。在一个实施例中，第一光学元件1614包括相对的非平行的一对表面，准直光束1619穿过该对表面。在一个实施例中，第一光学元件1614包括厚度沿至少一个径向变化的棱镜。在一个实施例中，第一光学元件1614包括楔角棱镜，对准直光束1619进行折射。
在一个实施例中，扫描模块1602还包括第二光学元件1615，第二光学元件1615绕转动轴1609转动，第二光学元件1615的转动速度与第一光学元件1614的转动速度不同。第二光学元件1615用于改变第一光学元件1614投射的光束的方向。在一个实施例中，第二光学元件1615与另一驱动器1617连接，驱动器1617驱动第二光学元件1615转动。第一光学元件1614和第二光学元件1615可以由相同或不同的驱动器驱动，使第一光学元件1614和第二光学元件1615的转速和/或转向不同，从而将准直光束1619投射至外界空间不同的方向，可以扫描较大的空间范围。在一个实施例中，控制器1618控制驱动器1616和1617，分别驱动第一光学元件1614和第二光学元件1615。第一光学元件1614和第二光学元件1615的转速可以根据实际应用中预期扫描的区域和样式确定。驱动器1616和1617可以包括电机或其他驱动器。
在一个实施例中，第二光学元件1615包括相对的非平行的一对表面，光束穿过该对表面。在一个实施例中，第二光学元件1615包括厚度沿至少一个径向变化的棱镜。在一个实施例中，第二光学元件1615包括楔角棱镜。
一个实施例中，扫描模块1602还包括第三光学元件(图未示)和用于驱动第三光学元件运动的驱动器。可选地，该第三光学元件包括相对的非平行的一对表面，光束穿过该对表面。在一个实施例中，第三光学元件包括厚度沿至少一个径向变化的棱镜。在一个实施例中，第三光学元件包括楔角棱镜。第一、第二和第三光学元件中的至少两个光学元件以不同的转速和/或转向转动。
扫描模块1602中的各光学元件旋转可以将光投射至不同的方向，例如方向1611和1613，如此对测距装置1600周围的空间进行扫描。当扫描模块1602投射出的光1611打到探测物1601时，一部分光被探测物1601沿与投射的光1611相反的方向反射至测距装置1600。探测物1601反射的回光1612经过扫描模块1602后入射至准直元件1604。
探测器1605与发射器1603放置于准直元件1604的同一侧，探测器1605用于将穿过准直元件1604的至少部分回光转换为电信号。
一个实施例中，各光学元件上镀有增透膜。可选的，增透膜的厚度与发射器1603发射出的光束的波长相等或接近，能够增加透射光束的强度。
一个实施例中，测距装置中位于光束传播路径上的一个元件表面上镀有滤光层，或者在光束传播路径上设置有滤光器，用于至少透射发射器所出射的光束所在波段，反射其他波段，以减少环境光给接收器带来的噪音。
在一些实施例中，发射器1603可以包括激光二极管，通过激光二极管发射纳秒级别的激光脉冲。进一步地，可以确定激光脉冲接收时间，例如，通过探测电信号脉冲的上升沿时间和/或下降沿时间确定激光脉冲接收时间。如此，测距装置1600可以利用脉冲接收时间信息和脉冲发出时间信息计算TOF，从而确定探测物1601到测距装置1600的距离。
测距装置1600探测到的距离和方位可以用于遥感、避障、测绘、建模、导航等。在一种实施方式中，本申请实施方式的测距装置可应用于移动平台，测距装置可安装在移动平台的平台本体。具有测距装置的移动平台可对外部环境进行测量，例如，测量移动平台与障碍物的距离用于避障等用途，和对外部环境进行二维或三维的测绘。在某些实施方式中，移动平台包括无人飞行器、汽车、遥控车、机器人、相机中的至少一种。当测距装置应用于无人飞行器时，平台本体为无人飞行器的机身。当测距装置应用于汽车时，平台本体为汽车的车身。该汽车可以是自动驾驶汽车或者半自动驾驶汽车，在此不做限制。当测距装置应用于遥控车时，平台本体为遥控车的车身。当测距装置应用于机器人时，平台本体为机器人。当测距装置应用于相机时，平台本体为相机本身。
应理解，本申请各实施例的电路、子电路、子单元的划分只是示意性的。本领域普通技术人员可以意识到，本文中所公开的实施例描述的各示例的电路、子电路和子单元，能够再行拆分或组合。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(Digital SubscriberLine，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(Digital Video Disc，DVD))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
应理解，在本申请实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (53)

1.一种时间测量的校正方法，其特征在于，所述方法应用于现场可编程门阵列FPGA，所述FPGA内设置有至少一条时间数字转换TDC通道，所述方法包括：
所述FPGA确定进入时间测量的自校正模式；
在所述自校正模式中：
所述FPGA控制生成标准信号，所述标准信号用于对所述FPGA内的至少一条TDC通道进行校正，校正结果用于作为所述至少一条TDC通道的运行参数；
所述FPGA控制获取所述标准信号，并基于所述标准信号采集所述至少一条TDC通道的测量数据；
所述FPGA确定进入时间测量的自校正模式，包括：
所述FPGA在确定符合以下条件中的至少一种时，进入所述自校正模式：
系统完成程序更新时；
系统完成上电启动时；
所述至少一条TDC通道处于工作空闲时；
达到预定的校正周期对应的校正时间时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述FPGA控制生成标准信号，包括：
所述FPGA控制生成与所述至少一条TDC通道一一对应的至少一个标准信号，每个所述标准信号分别用于对对应的TDC通道进行校正；
或者，
所述FPGA控制生成一个标准信号，所述一个标准信号用于分别对所述FPGA内的至少一条TDC通道进行校正。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述FPGA控制生成标准信号，包括：
所述FPGA生成所述标准信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述FPGA控制生成标准信号，包括：
所述FPGA控制标准信号生成模块生成所述标准信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述FPGA控制标准信号生成模块生成所述标准信号，包括：
所述FPGA向所述标准信号生成模块发出生成指示，所述生成指示用于指示所述标准信号生成模块生成所述标准信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述FPGA控制标准信号生成模块生成所述标准信号，包括：
所述FPGA将输出信号输入至所述标准信号生成模块，并控制所述标准信号生成模块将所述输出信号转换为所述标准信号。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标准信号生成模块为模拟电路或数模转换器或二者的结合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述标准信号包括以下至少一种：
方波、三角波、锯齿波、梯形波。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述FPGA控制获取所述标准信号，包括：
所述FPGA控制信号选择模块选通所述标准信号进入所述FPGA。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述信号选择模块为模拟开关或多路复用器。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述自校正模式中，所述方法还包括：
所述FPGA根据所述测量数据，计算得到校正数据，并将所述校正数据更新至所述TDC通道。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述自校正模式中，所述方法还包括：
所述FPGA将所述测量数据发送给离线模块，以使所述离线模块根据所述测量数据，计算得到校正数据；
所述FPGA接收所述离线模块发送的所述校正数据，并将所述校正数据更新至所述TDC通道。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述校正数据包括所述TDC通道中延时单元的延时大小校正数据。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述FPGA内设置有至少两条TDC通道；
在所述自校正模式中，所述方法还包括：
所述FPGA对所述至少两条TDC通道进行校正，所述校正数据包括所述至少两条TDC通道中任意两条TDC通道间的延时差异校正数据。
15.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量数据包括校正过程中所述TDC通道得到的粗计数和细计数。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述粗计数用于表示所述FPGA内部的锁存时钟的周期数。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述细计数用于表示实际的被测信号在所述TDC通道的延时链中的位置。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述FPGA控制获取所述标准信号，包括：
所述FPGA将运算放大器的输出从使能状态设置为高阻状态，并将所述标准信号的输出模块的输出从高阻状态设置为使能状态，从而获取所述标准信号，其中所述运算放大器用于输出实际的被测信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：
所述FPGA将运算放大器的输出从高阻状态设置为使能状态，并将所述标准信号的输出模块的输出从使能状态设置为高阻状态，从而对实际的被测信号进行测量。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述FPGA确定进入工作模式，其中，在所述工作模式中：
所述FPGA控制发射器出射激光脉冲序列；
所述FPGA接收电脉冲信号，所述电脉冲信号是由所述出射的光脉冲序列经物体反射后沿出射光路返回的光信号转换成的；
所述FPGA通过所述TDC通道对所述电脉冲信号进行时间测量。
21.一种现场可编程门阵列FPGA，其特征在于，包括：
至少一条时间数字转换TDC通道；
控制模块，用于执行以下操作：
确定所述FPGA进入时间测量的自校正模式；
在所述自校正模式中，控制生成标准信号，所述标准信号用于对所述FPGA内的至少一条时间数字转换TDC通道进行校正，校正结果用于作为所述至少一条TDC通道的运行参数；
控制所述FPGA获取所述标准信号，并基于所述标准信号采集所述至少一条TDC通道的测量数据；
所述确定进入时间测量的自校正模式，包括：
在确定符合以下条件中的至少一种时，进入所述自校正模式：
系统完成程序更新时；
系统完成上电启动时；
所述至少一条TDC通道处于工作空闲时；
达到预定的校正周期对应的校正时间时。
22.根据权利要求21所述的FPGA，其特征在于，所述控制生成标准信号，包括：
控制生成与所述至少一条TDC通道一一对应的至少一个标准信号，每个所述标准信号分别用于对对应的TDC通道进行校正；
或者，
控制生成一个标准信号，所述一个标准信号用于分别对所述FPGA内的至少一条TDC通道进行校正。
23.根据权利要求21所述的FPGA，其特征在于，所述控制生成标准信号，包括：
控制所述FPGA中的信号生成模块生成所述标准信号。
24.根据权利要求21所述的FPGA，其特征在于，所述控制生成标准信号，包括：
控制所述FPGA之外的标准信号生成模块生成所述标准信号。
25.根据权利要求24所述的FPGA，其特征在于，所述控制所述FPGA之外的标准信号生成模块生成所述标准信号，包括：
向所述标准信号生成模块发出生成指示，所述生成指示用于指示所述标准信号生成模块生成所述标准信号。
26.根据权利要求24所述的FPGA，其特征在于，所述控制所述FPGA之外的标准信号生成模块生成所述标准信号，包括：
将输出信号输入至所述标准信号生成模块，并控制所述标准信号生成模块将所述输出信号转换为所述标准信号。
27.根据权利要求24所述的FPGA，其特征在于，所述标准信号生成模块为模拟模块或数模转换器或二者的结合。
28.根据权利要求21至27中任一项所述的FPGA，其特征在于，所述标准信号包括以下至少一种：
方波、三角波、锯齿波、梯形波。
29.根据权利要求21至27中任一项所述的FPGA，其特征在于，所述控制获取所述标准信号，包括：
控制信号选择模块选通所述标准信号进入所述FPGA。
30.根据权利要求29所述的FPGA，其特征在于，所述信号选择模块为模拟开关或多路复用器。
31.根据权利要求21至27中任一项所述的FPGA，其特征在于，还包括：
第一处理模块，用于在所述自校正模式中，根据所述测量数据，计算得到校正数据，并将所述校正数据更新至所述TDC通道。
32.根据权利要求21至27中任一项所述的FPGA，其特征在于，还包括：
第二处理模块，用于将所述测量数据发送给离线模块，以使所述离线模块根据所述测量数据，计算得到校正数据；接收所述离线模块发送的所述校正数据，并将所述校正数据更新至所述TDC通道。
33.根据权利要求31所述的FPGA，其特征在于，所述校正数据包括所述TDC通道中延时单元的延时大小校正数据。
34.根据权利要求31所述的FPGA，其特征在于，所述FPGA内设置有至少两条TDC通道；
所述FPGA还包括：
校正模块，在所述自校正模式中，对所述至少两条TDC通道进行校正，所述校正数据包括所述至少两条TDC通道中任意两条TDC通道间的延时差异校正数据。
35.根据权利要求21至27中任一项所述的FPGA，其特征在于，所述测量数据包括校正过程中所述TDC通道得到的粗计数和细计数。
36.根据权利要求35所述的FPGA，其特征在于，所述粗计数用于表示所述FPGA内部的锁存时钟的周期数。
37.根据权利要求35所述的FPGA，其特征在于，所述细计数用于表示实际的被测信号在所述TDC通道的延时链中的位置。
38.根据权利要求21所述的FPGA，其特征在于，所述控制获取所述标准信号，包括：
将运算放大器的输出从使能状态设置为高阻状态，并将所述标准信号的输出模块的输出从高阻状态设置为使能状态，从而获取所述标准信号，其中所述运算放大器用于输出实际的被测信号。
39.根据权利要求38所述的FPGA，其特征在于，所述控制模块还用于执行以下操作：
将运算放大器的输出从高阻状态设置为使能状态，并将所述标准信号的输出模块的输出从使能状态设置为高阻状态，从而对实际的被测信号进行测量。
40.根据权利要求21所述的FPGA，其特征在于，所述控制模块还用于执行以下操作：
在进入工作模式之后，控制发射器出射激光脉冲序列；
所述TDC通道用于在接收器接收电脉冲信号之后，对所述电脉冲信号进行时间测量，其中所述电脉冲信号是由所述出射的光脉冲序列经物体反射后沿出射光路返回的光信号转换成的。
41.一种印制电路板PCB，其特征在于，包括权利要求21至40中任一项所述的现场可编程门阵列FPGA。
42.根据权利要求41所述的PCB，其特征在于，所述PCB还包括标准信号生成模块，所述标准信号生成模块用于：
接收所述FPGA发出的生成指示；
根据所述生成指示生成所述标准信号。
43.根据权利要求42所述的PCB，其特征在于，所述PCB还包括标准信号生成模块，所述标准信号生成模块用于：
将所述FPGA的输出信号作为输入，所述输出信号转换为所述标准信号。
44.根据权利要求42或43所述的PCB，其特征在于，所述标准信号生成模块为模拟电路或数模转换器或二者的结合。
45.根据权利要求41至43中任一项所述的PCB，其特征在于，所述PCB还包括信号选择模块，所述信号选择模块用于选通所述标准信号进入所述FPGA。
46.根据权利要求45所述的PCB，其特征在于，所述信号选择模块为模拟开关或多路复用器。
47.根据权利要求41至43中任一项所述的PCB，其特征在于，所述PCB还包括离线模块，用于：
接收所述FPGA的所述测量数据；
根据所述测量数据，计算得到校正数据；
向所述FPGA发送所述校正数据。
48.一种测距装置，其特征在于，包括：
发射电路，用于出射激光脉冲信号；
如权利要求21至40任一项所述的FPGA，用于控制发射器出射激光脉冲序列；
所述FPGA还用于接收电脉冲信号，所述电脉冲信号是由所述出射的光脉冲序列经物体反射后沿出射光路返回的光信号转换成的；
所述FPGA还用于通过所述TDC通道对所述电脉冲信号进行时间测量。
49.根据权利要求48所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括扫描模块；
所述扫描模块用于改变所述激光脉冲信号的传输方向后出射，经物体反射回的激光脉冲信号经过所述扫描模块后入射至激光接收电路。
50.根据权利要求49所述的测距装置，其特征在于，所述扫描模块还包括驱动器和厚度不均匀的棱镜，所述驱动器用于带动所述棱镜转动，以将经过所述棱镜的激光脉冲信号改变至不同方向出射。
51.根据权利要求50所述的测距装置，其特征在于，所述扫描模块还包括两个驱动器，以及两个并列设置的、厚度不均匀的棱镜，所述两个驱动器分别用于驱动所述两个棱镜以相反的方向转动；
来自所述发射电路的激光脉冲信号依次经过所述两个棱镜后改变传输方向出射。
52.一种时间测量装置，其特征在于，包括权利要求21至40中任一项所述的现场可编程门阵列FPGA。
53.一种时间测量装置，其特征在于，包括权利要求41至47中任一项所述的印制电路板PCB。
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