廖远东>（钦州学院　电子与信息工程学院，广西　钦州　535000）



基于FPGA的飞行时间测量系统

廖远东>
（钦州学院电子与信息工程学院，广西钦州535000）

以直接探测体制的激光三维视觉系统为背景，分析距离维探测中激光脉冲的噪音特性，利用MATLAB仿真技术分析4种定时方案的误差特性，提出恒比定时技术结合内插放大技术的飞行时间测量方案，基于该方案设计以FPGA为基础的飞行时间测量系统。

飞行时间测量；FPGA；激光三维视觉

激光三维视觉系统有直接探测和相干探测2种方式。理论上相干探测有更高信噪比，但对激光的时间、空间相干性要求很高，适合距离远、回波幅度微弱的情况。而直接探测方式对光束质量要求低，适合探测距离近且小型化、可靠性要求高的视觉系统［1］。直接探测的激光三维视觉系统的距离维的探测采用飞行时间法，探测的精度取决于飞行时间的测量精度，即激光发射脉冲和回波脉冲的时差测量精度。本文分析激光脉冲的含噪音下的时域特性，在此基础上建立激光脉冲的MATLAB模型，仿真分析4种定时技术的误差特性，提出具体的测量方案，并设计基于FPGA的硬件平台，采用VHDL语言实现测量算法，最后通过模拟实验验证实际测量精度。

1　激光脉冲的噪音特性

激光三维视觉系统中影响系统探测性能的有4种常见噪音：光子噪音、散斑噪音、热噪音和背景噪音［2］。噪音以一定的信噪比叠加在激光脉冲上，给飞行时间测量

引入误差，激光脉冲在时域是一个高斯脉冲分布：