CN111895957B - 一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法 - Google Patents

一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法，适用于基于时间细分测角原理的坐标测量系统。本发明借助可编程逻辑器件完成对延迟信号触发时刻的测量，结合测量获得的信号延迟时间，预测理想情况下信号的下一触发时刻，采取延时输出当前延迟信号至下一理想触发时刻的方式实现对信号延时的补偿。本发明解决了基于时间细分测角原理的测量系统中信号存在延迟的问题，实现对延迟信号的补偿，有助于提高测量系统的测角精度。

Description

一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法
技术领域
本发明属于大尺寸精密测量技术领域，涉及基于时间细分测角原理的测量系统，特别涉及一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法。
背景技术
时空转换原理运用以时间测量空间的思想，通过以测量手段多样化的时间量精密测量位移的方式，减小对精密刻划工艺的依赖。近年来，以时栅为代表的测角仪器发展迅速，在采用时空转换原理的基础上通过对时间量进行精确细分达到了角秒级的测角精度。其中基于旋转激光扫描的测量系统采用光电扫描的计时方式结合时间细分测角原理实现角度交会定位，具有测量精度高、测量范围广、测量扩展性好等优势。典型测量系统有天津大学研发的制造空间测量定位系统，简称wMPS。测量系统由发射基站构建定位网络，每台基站发射旋转扫描激光和同步脉冲激光形成全周覆盖信息。远端接收器根据基站光电脉冲时间间隔与转速匹配关系识别信号来源，并通过同步光—扫描光相位关系计算基站扫描旋转角度，从而实现时间—空间角度变换及多角度交会定位。
然而，由于电路中信号处理和光信号空中飞行传输等过程会导致信号存在延时，容易对角度测量环节引入误差，影响最终的坐标测量精度。为解决测量系统中信号存在延时的问题，发明了一种基于可编程逻辑器件实现信号延时补偿的方法。该发明可减小信号的延迟时间，提高测量系统的测角精度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法，可以实现延迟信号在理想时刻触发，解决了信号存在延迟时测角仪器的测角精度降低的问题，有效地提高了测量系统的测角精度。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
S1、将延迟信号输入至可编程逻辑器件，通过可编程逻辑器件对输入的延迟信号进行上升沿检测，记录该延迟信号的脉冲触发时刻，连续记录四个延迟信号的脉冲触发时刻，并计算相邻两个脉冲触发时刻的时间间隔，计为t1、t2、t3；
S2、求取t1、t2、t3的平均值，作为下一个延迟信号脉冲触发需要的时间t，由此可预测延迟信号的下一触发时刻；
S3、采取基于发射基站转台正反转测量目标的方法来获得信号延迟时间，根据基站正反转测量的扫描时间，可计算信号的延迟时间Δt，其计算公式为：
Figure BDA0002562221660000021
其中：Δt为信号的延迟时间；
T为基站旋转周期；
t1,p为基站顺时针旋转时测量的扫描光1的扫描时间；
t1,n为基站逆时针旋转时测量的扫描光1的扫描时间；
t2,p为基站顺时针旋转时测量的扫描光2的扫描时间；
t2,n为基站逆时针旋转时测量的扫描光2的扫描时间；
S4、用可编程逻辑器件对输入的延迟信号进行计数延时处理，并于信号的下一理想触发时刻输出信号；
S5、重复测量输入可编程逻辑器件的连续四个延迟信号脉冲的触发时刻，实时更新预测信号的下一理想触发时刻并延时输出延迟信号至该理想触发时刻。
本发明的优点和有益效果为：
本发明一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法，借助可编程逻辑器件完成对延迟信号触发时刻的测量，结合测量获得的信号延迟时间，预测理想情况下信号的下一触发时刻，采取延时输出当前延迟信号至下一理想触发时刻的方式实现对信号延时的补偿；可以实现延迟信号在理想时刻触发，解决了信号存在延迟时测角仪器的测角精度降低的问题，有效地提高了测量系统的测角精度。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明预测延迟信号下一触发时刻的示意图；
图3为本发明存在延迟时接收器实际位置与解算位置对比示意图；
图4为本发明预测理想情况下信号下一触发时刻示意图。
附图标记说明
1-扫描光1实际的扫描时间、2-扫描光2实际的扫描时间、3-预测的下一个理想信号、4-预测的下一个延迟信号。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
为实现对时间细分测角仪器中延迟信号的补偿，如图1所示，本发明实施例的补偿方法将延迟信号输入至可编程逻辑器件，可编程逻辑器件对延迟信号进行处理后在预测的理想时刻输出理想信号。为保证10ns级别的补偿精度，可编程逻辑器件的时钟频率应达到100MHz。
一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法，其创新之处在于：该方法的步骤为：
S1、将延迟信号输入至可编程逻辑器件，通过可编程逻辑器件对输入的延迟信号进行上升沿检测，记录该延迟信号的脉冲触发时刻，连续记录四个延迟信号的脉冲触发时刻，并计算相邻两个脉冲触发时刻的时间间隔，计为t1、t2、t3，如图2所示；
S2、求取t1、t2、t3的平均值，作为下一个延迟信号脉冲触发需要的时间t，由此可预测延迟信号的下一触发时刻；
S3、如图3所示，采取基于发射基站转台正反转测量目标的方法来获得信号延迟时间，根据基站正反转测量的扫描时间，可计算信号的延迟时间Δt，其计算公式为：
Figure BDA0002562221660000031
其中：Δt为信号的延迟时间；
T为基站旋转周期；
t1,p为基站顺时针旋转时测量的扫描光1的扫描时间；
t1,n为基站逆时针旋转时测量的扫描光1的扫描时间；
t2,p为基站顺时针旋转时测量的扫描光2的扫描时间；
t2,n为基站逆时针旋转时测量的扫描光2的扫描时间；
S4、如图4所示，用可编程逻辑器件对输入的延迟信号进行计数延时处理，并于信号的下一理想触发时刻输出信号；
S5、重复测量输入可编程逻辑器件的连续四个延迟信号脉冲的触发时刻，实时更新预测信号的下一理想触发时刻并延时输出延迟信号至该理想触发时刻。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (1)

1.一种时间细分测角仪器的信号延时补偿方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
S1、将延迟信号输入至可编程逻辑器件，通过可编程逻辑器件对输入的延迟信号进行上升沿检测，记录该延迟信号的脉冲触发时刻，连续记录四个延迟信号的脉冲触发时刻，并计算相邻两个脉冲触发时刻的时间间隔，计为t1、t2、t3；
S2、求取t1、t2、t3的平均值，作为下一个延迟信号脉冲触发需要的时间t，由此可预测延迟信号的下一触发时刻；
S3、采取基于发射基站转台正反转测量方法来获得信号延迟时间，发射基站转台通过旋转发射扫描光，接收器接收扫描光，根据发射基站转台正反转测量的扫描时间，可计算信号的延迟时间Δt，其计算公式为：
Figure FDA0003197753750000011
其中：Δt为信号的延迟时间；
T为发射基站转台旋转周期；
t1,p为发射基站转台顺时针旋转时测量的扫描光1的扫描时间；
t1,n为发射基站转台逆时针旋转时测量的扫描光1的扫描时间；
t2,p为发射基站转台顺时针旋转时测量的扫描光2的扫描时间；
t2,n为发射基站转台逆时针旋转时测量的扫描光2的扫描时间；
S4、用可编程逻辑器件对输入的延迟信号进行计数延时处理，并于信号的下一理想触发时刻输出信号；
S5、重复测量输入可编程逻辑器件的连续四个延迟信号脉冲的触发时刻，实时更新预测信号的下一理想触发时刻并延时输出延迟信号至该理想触发时刻。
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