CN113009455A - 一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统，属于测量技术领域。本发明以现场可编程门阵列为核心控制器件，结合时间数字转换的光子飞行时间测距原理和精确的延时电路，提出了一种回波信号自触发脉冲激光测距的方法和电路来提高测距精度，本发明设计了高精度延时电路和基于FPGA控制电路，实现自触发脉冲激光测距。通过激光接收电路接收到的脉冲信号去产生另一个激光触发信号，从而自行控制激光发射电路发射出另一个激光脉冲，如此反复衔接，相互关联，自动循环，得到N次往返时间和延时时间组成的时间间隔T，从而计算出往返飞行时间，通过公式计算得到目标距离。该方法可应用于任何脉冲激光收发电路，在高精度高速距离测量方面具有应用价值。

Description

一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统
技术领域
本发明属于测量技术领域，具体涉及一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统。
背景技术
随着移动机器人等新型智能产品的发展，激光测距技术广泛应用于无人驾驶，无人机自动避障规划，同时对激光测距技术测距性能，测距精度，功耗，体积，稳定性，可靠性提出了新的要求。脉冲激光雷达有着测量范围大、对光源相干性要求低等优点，广泛应用于军事探测，航天航空、机器人等领域，因此，提高脉冲激光测距精度是激光测距技术未来重点发展方向之一。
与目前常用连续波激光测距方法相比，如相位测距等，脉冲激光测距具有测距结构简单、量程远、重复频率高、测量速度快等多种优点，因而得到广泛应用。脉冲激光测距的基本原理是通过测量发射信号和接收信号之间的时间差来算出激光飞行时间，进而算出目标距离的。目前脉冲激光测距方法时间间隔测量方法包括模拟法、数字法和数字插入法。虽然模拟插入法的时间测量精度达到了皮秒量级，但是其存在的非线性和稳定性受温度影响较大等缺点使其实际测量精度难以达到毫米精度，而且限制了测量范围。数字法虽然有良好的线性，且与测量范围无关，但是其测量精度受频率影响，且测量精度不高。数字插入法测量范围大，线性好，其有多种方法，如延迟线插入法，模拟插入法，差频测相法，延迟线插入法结构简单，可以单片集成，但是测量精度不高，模拟插入法虽然测量精度较高，但是误差大，具有非线性性，稳定性不高的缺点，差频测相法对开始信号的准确定位和频率稳定性方面有着极高的要求，限制了其应用。
脉冲激光测距提高精度的方法除了采用高精度时间间隔测量模块外，同时也需要对测量结果多次测量取平均值，无疑此方法带来了数据存储量大，占用资源多，增加测量时间的缺点，同时最终测量的产生的误差是每次测量误差累积平均结果，若一次测量时由于系统原因产生测量结果异常，则会对最终结果的准确性产生影响。自触发脉冲激光测距法可以兼顾解决多次测量带来的问题，同时提高测量精度，缩减测量时间，实现高速高精度测距。即自触发脉冲激光测距进行一次测量等效于完成了传统测距方法的N次测量，在获得高精度的同时极大程度上缩短了测量时间，解决测量速度与测量精度无法兼顾的矛盾。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种提高脉冲激光测距精度的方法与系统，结合自触发脉冲激光测距与FPGA优点相结合提高测距精度与速度；本发明以现场可编程门阵列(FPGA)为核心控制器件，结合时间数字转换的光子飞行时间测距原理和精确的延时电路，提出了一种回波信号自触发脉冲激光测距的方法和电路来提高测距精度，本发明设计了高精度延时电路和基于FPGA控制电路，实现自触发脉冲激光测距。通过激光接收电路接收到的脉冲信号去产生另一个激光触发信号，从而自行控制激光发射电路发射出另一个激光脉冲，如此反复衔接，相互关联，自动循环，最后得到N次往返时间和延时时间组成的时间间隔T，从而计算出往返飞行时间，通过公式计算得到目标距离。该方法可以应用于任何脉冲激光收发电路，在高精度高速距离测量方面具有一定应用价值。
本发明通过如下技术方案实现：
一种提高脉冲激光测距精度的系统，包括晶振1、现场可编程逻辑门阵列FPGA2、脉冲激光接收电路3、雪崩光电二极管4、延时电路5、脉冲激光发射电路6及激光二极管7；所述晶振1产生时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号，所述现场可编程逻辑门阵列FPGA 2接收信号test后系统开始工作，FPGA2产生激光发射信号launch触发脉冲激光发射电路6驱动脉冲激光二极管LD7发射脉冲激光，雪崩光电二极管4接收回波信号送入脉冲激光接收电路3，脉冲激光接收电路3产生的接收信号送入FPGA2和延时电路5，在FPGA2内部对接收信号进行计数，延时电路5产生延时信号delay送入FPGA2，在FPGA2内部延时信号delay作为下一脉冲激光的触发信号触发产生下一个脉冲激光信号。
进一步地，所述现场可编程逻辑门阵列(FPGA)，包括时间窗模块8、触发模块9、脉冲计数模块10及距离计算模块11；test信号键入后，时间窗模块8和触发模块9分别产生时间窗信号(open)和触发信号(trigger)，触发信号(trigger)和延时信号(delay)经过与或门完成或运算，得到的信号再和时间窗信号(open)一起送入与门完成与运算从而产生激光发射信号(launch)，之后脉冲激光发射电路驱动脉冲激光二极管发射脉冲激光，激光接收单元接收到反射激光并产生回波信号(pulse)，回波信号(pulse)经过延时电路延时后得到延时信号(delay)，延时信号(delay)继续作为触发信号触发产生激光发射信号产生脉冲激光；脉冲计数模块10在时间窗信号内对时钟信号和回波信号进行计数，分别输出时钟信号数目count(m)和回波信号数目d_get(N)并送入距离计算模块11，经距离计算模块11计算输出目标距离。
本发明的另一目的在于提供一种提高脉冲激光测距精度的方法，具体包括如下步骤：
步骤一：晶振产生11.052MHz的时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号；时间窗模块对时钟信号进行计数分频处理，得到时间窗信号(open)；触发模块通过对时钟信号的处理得到脉冲触发信号(trigger)；脉冲触发信号(trigger)与延时电路送入的延时信号(delay)通过或门模块完成或运算，输出的信再和时间窗信号(open)送入与门模块完成与运算，产生激光发射信号(launch)；激光发射信号(launch)被送入激光发射电路，激光发射电路得到激光发射信号后驱动脉冲激光二极管发射第一个脉冲激光；
步骤二：第一个脉冲激光被目标物反射后，经过脉冲激光接收电路感应接收，并且产生脉冲电流输入脉冲激光接收电路中，脉冲激光接收电路对脉冲电流进行放大整形后产生回波信号(pulse)；回波信号(pulse)分两路，一路被送入延时电路，电路延时是其在时间上延时tdelay，得到延时信号，延时信号被送入FPGA与或门模块中与触发信号(trigger)完成或运算，得到的信号再和时间窗信号(open)一起送入与门模块完成与运算得到激光发射信号(launch)，激光发射信号(launch)输入脉冲激光发射电路中驱动脉冲激光二极管发送第二个脉冲激光，如此周而复始；
步骤三：时间窗产生的时间窗信号(open)和脉冲激光接收电路产生的回波信号(pulse)一起被送入脉冲计数模块，脉冲计数模块对他们进行时钟计数，并且产生时间窗信号高电平内时钟脉冲个数count，以及在时间窗信号内接收到的回波信号(pulse)的个数d_get，之后count和d_get被送入距离计算模块；距离计算模块得到这两个数据后，根据下列公式计算出目标距离：
D＝(count*τ/d_get-tdelay)*c/2
其中D为目标距离，tdelay为延时时间。
进一步地，所述步骤三中距离计算模块的计算过程，具体如下：
首先，时间窗模块和触发模块同步产生时间窗信号(open)和脉冲触发信号(trigger)，脉冲触发信号(trigger)仅在时间窗内产生一个脉冲信号，即1号脉冲信号，之后依次产生激光发射信号(launch)的1号脉冲和回波信号(pulse)1号脉冲，两者之间时间差为激光往返目标距离的飞行时间ttof，回波信号(pulse)1号脉冲经过延时电路产生延时信号(delay)2号脉冲，延时信号(delay)2号脉冲经过和脉冲触发信号(trigger)相或，得到的信号再与时间窗信号(open)相与得到激光发射信号(launch)的2号脉冲，激光发射信号(launch)的2号脉冲驱动激光发射电路发射脉冲激光后可以反射得到回波信号(pulse)2号脉冲，回波信号(pulse)2号脉冲再经过延时电路得到延时信号(delay)3号脉冲，延时信号(delay)3号脉冲再次循环上述过程，依次产生信号时序；时间窗内含有的时钟信号个数为m，时钟信号周期为τ，则时间窗的时间长度T可由下列公式算出：
T＝mτ
脉冲激光发射信号(launch)和回波信号(pulse)之间的时间差ttof为激光往返目标距离D之间的飞行时间；则距离D可由下列公式算出：
D＝ttof*c/2
其中c为光速。
回波信号(pulse)经过延时后得到的延时信号作为下一次测量的触发信号产生院，ttof与tdelay组成一次测量的总时长，通过脉冲计数模块得到时间窗内接收到的回波信号(pulse)的个数N，即N次测量，从而有如下关系式，并且可以得到ttof的表达式如下，通过计算便可得到目标距离D；
T＝mτ＝N(ttof+tdelay)
ttof＝mτ/N-tdelay
对上述共微分后可以得到理论测距精度为：
Δttof＝1/N2(时间取正)
ΔD＝c*Δttof/2＝C/2*N2(理论测距精度)。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、采用两级单稳态触发电路实现延时电路，电容集成在芯片中，消除电容影响，提高测距精度；
2、FPGA实现自触发激光测距，器件价格便宜，成本较低；
3、采用时间窗方法，增加时间窗宽度，提高了测距精度；
4、在进行激光测距时，本电路适用于任何脉冲激光发射和接收电路，实用性强，可移植性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的自触发脉冲激光测距系统的原理图；
图中：open.时间窗信号；launch.转换信号；echo.回波信号。
图2为本发明的自触发脉冲激光测距系统的系统框图；
图中：晶振1、现场可编程逻辑门阵列2、脉冲激光接收电路3、雪崩光电二极管4、延时电路5、脉冲激光发射电路6、激光二极管7、时间窗模块8、触发模块9、脉冲计数模块10、距离计算模块11；
clk.时钟信号(50MHz)；rst_n.复位输入信号；test.系统开启输入信号；open.时间窗信号；trigger.脉冲触发信号；pulse.回波脉冲信号；delay.回波延时信号；launch.脉冲激光发射触发信号；count.时钟信号个数计数输出m；d_get.回波信号个数计数输出N；distance.目标距离；
图3为FPGA信号时序图；
图中：T.时间窗时间间隔；m.时间窗内时钟计数值；τ.时钟周期；N.时间窗内回波脉冲信号计数值；ttof.脉冲信号飞行时间；tdelay.延时电路延迟时间；
图4为延时电路原理图；
图5为延时电路时序图；
图中：INPUT.延时输入信号；OUT1.一级输出信号；OUTPUT.延时输出信号。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
如图2所示，本发明的一种提高脉冲激光测距精度的系统，包括晶振1、现场可编程逻辑门阵列FPGA2、脉冲激光接收电路3、雪崩光电二极管4、延时电路5、脉冲激光发射电路6及激光二极管7；所述晶振1产生时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号，所述现场可编程逻辑门阵列FPGA 2接收信号test后系统开始工作，FPGA2产生激光发射信号launch触发脉冲激光发射电路6驱动脉冲激光二极管LD7发射脉冲激光，雪崩光电二极管4接收回波信号送入脉冲激光接收电路3，脉冲激光接收电路3产生的接收信号送入FPGA2和延时电路5，在FPGA2内部对接收信号进行计数，延时电路5产生延时信号delay送入FPGA2，在FPGA2内部延时信号delay作为下一脉冲激光的触发信号触发产生下一个脉冲激光信号。
所述现场可编程逻辑门阵列(FPGA)，包括时间窗模块8、触发模块9、脉冲计数模块10及距离计算模块11；test信号键入后，时间窗模块8和触发模块9分别产生时间窗信号(open)和触发信号(trigger)，触发信号(trigger)和延时信号(delay)经过与或门完成或运算，得到的信号再和时间窗信号(open)一起送入与门完成与运算从而产生激光发射信号(launch)，之后脉冲激光发射电路驱动脉冲激光二极管发射脉冲激光，激光接收单元接收到反射激光并产生回波信号(pulse)，回波信号(pulse)经过延时电路延时后得到延时信号(delay)，延时信号(delay)继续作为触发信号触发产生激光发射信号产生脉冲激光；脉冲计数模块10在时间窗信号内对时钟信号和回波信号进行计数，分别输出时钟信号数目count(m)和回波信号数目d_get(N)并送入距离计算模块11，经距离计算模块11计算输出目标距离。
实施例2
一种提高脉冲激光测距精度的方法，具体包括如下步骤：
首先，晶振产生11.052MHz的时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号。时间窗模块对时钟信号进行计数分频处理，得到时间窗信号，时间窗信号高电平时长为1s。触发模块通过对时钟信号的处理得到脉冲触发信号(trigger)。脉冲触发信号(trigger)与延时电路送入的延时信号(delay)通过或门模块完成或运算，输出的信再和时间窗信号(open)送入与门模块完成与运算，产生激光发射信号(launch)。激光发射信号(launch)被送入激光发射电路，激光发射电路得到激光发射信号后驱动脉冲激光二极管发射第一个脉冲激光。
第一个脉冲激光同被目标物反射后，经过APD感应接收，并且产生脉冲电流输入脉冲激光接收电路中，脉冲激光接收电路对脉冲电流进行放大整形后产生回波信号(pulse)。回波信号(pulse)分两路，一路被送入延时电路，电路延时是其在时间上延时tdelay，得到延时信号，延时信号被送入FPGA与或门模块中与触发信号(trigger)完成或运算，得到的信号再和时间窗信号(open)一起送入与门模块完成与运算得到激光发射信号(launch)，激光发射信号(launch)输入脉冲激光发射电路中驱动脉冲激光二极管发送第二个脉冲激光，如此周而复始。
上述过程中时间窗产生的时间窗信号(open)和脉冲激光接收电路产生的回波信号(pulse)一起被送入脉冲计数模块，脉冲计数模块对他们进行时钟计数，并且产生时间窗信号高电平内时钟脉冲个数count，以及在时间窗信号内接收接收到的回波信号(pulse)的个数d_get，之后count和d_get被送入距离计算模块。距离计算模块得到这两个数据后，根据下列公式计算出目标距离：
D＝(count*τ/d_get-tdelay)*c/2
其中D为目标距离，tdelay为延时时间。
下面结合图3详细说明距离计算模块计算过程，具体如下：
如图所展示的时钟信号clk、时间窗信号(open)、脉冲触发信号(trigger)、激光发射信号(launch)、回波信号(pulse)、延时信号(delay)的时序图。首先时间窗模块和触发模块同步产生时间窗信号(open)和脉冲触发信号(trigger)，脉冲触发信号(trigger)仅在时间窗内产生一个脉冲信号，即1号脉冲信号。之后经过步骤一所述过程依次产生激光发射信号(launch)的1号脉冲和回波信号(pulse)1号脉冲，两者之间时间差为激光往返目标距离的飞行时间ttof。回波信号(pulse)1号脉冲经过延时电路产生延时信号(delay)2号脉冲，延时信号(delay)2号脉冲经过和脉冲触发信号(trigger)相或，得到的信号再与时间窗信号(open)相与得到激光发射信号(launch)的2号脉冲，激光发射信号(launch)的2号脉冲驱动激光发射电路发射脉冲激光后可以反射得到回波信号(pulse)2号脉冲，回波信号(pulse)2号脉冲再经过延时电路得到延时信号(delay)3号脉冲，延时信号(delay)3号脉冲再次循环上述过程，依次产生如图所示信号时序。
得到时序图后，结合图分析，时间窗内之中信号个数为m，时钟信号周期为τ，则时间窗是将长度T可由下列公式算出。
T＝mτ
脉冲激光发射信号(launch)和回波信号(pulse)之间的时间差ttof为激光往返目标距离D之间的飞行时间。则距离D可由下列公式算出。
D＝ttof*c/2
其中c为光速。
回波信号(pulse)经过延时后得到的延时信号作为下一次测量的触发信号产生院，从图中可以看出ttof与tdelay组成一次测量的总时长。通过及脉冲计数模块可以得到时间窗内接收到的回波信号(pulse)的个数N，即N次测量，从而有如下关系式，并且可以得到ttof的表达式如下，通过计算便可得到目标距离D。
T＝mτ＝N(ttof+tdelay)
ttof＝mτ/N-tdelay
对上述共微分后可以得到理论测距精度为：
Δttof＝1/N2(时间取正)
ΔD＝c*Δttof/2＝C/2*N2(理论测距精度)
如图4及图5所示，延时电路采用ADI公司生产的型号为LTC6993-1的单稳态多谐振荡器芯片，以及德州仪器公司(TI)生产的型号为74LVC1G123的具有施密特触发器输入的单路可再触发单稳多频振荡器。
从时序图中可以看出，LTC6993-1对输入信号具有延展作用，具体延展时间tdelay是通过其reset端所连接的Rt决定的，这里我们选用阻值为50K欧姆的电阻，延展时间具体计算方法如下：
Tdelay＝(NDIV*Rt/50kΩ)*1us
其中NDIV通过如图接地后设置为1；即通过第一级LTC6993-1电路，实现了对INPUT脉冲的脉冲宽度展宽为1us的处理。
当OUT输入第二级74LVC1G123电路，通过R3和C1设置输出脉冲宽度为tset,这里我们选择R3阻止为2K欧姆，C1为30pF。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种提高脉冲激光测距精度的系统，其特征在于，包括晶振(1)、现场可编程逻辑门阵列FPGA(2)、脉冲激光接收电路(3)、雪崩光电二极管(4)、延时电路(5)、脉冲激光发射电路(6)及激光二极管(7)；所述晶振(1)产生时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号，所述现场可编程逻辑门阵列FPGA(2)接收信号test后系统开始工作，FPGA(2)产生激光发射信号launch触发脉冲激光发射电路(6)驱动脉冲激光二极管LD(7)发射脉冲激光，雪崩光电二极管(4)接收回波信号送入脉冲激光接收电路(3)，脉冲激光接收电路(3)产生的接收信号送入FPGA(2)和延时电路(5)，在FPGA(2)内部对接收信号进行计数，延时电路(5)产生延时信号delay送入FPGA(2)，在FPGA(2)内部延时信号delay作为下一脉冲激光的触发信号触发产生下一个脉冲激光信号。
2.如权利要求1所述的一种提高脉冲激光测距精度的系统，其特征在于，所述现场可编程逻辑门阵列，包括时间窗模块(8)、触发模块(9)、脉冲计数模块(10)及距离计算模块(11)；test信号键入后，时间窗模块(8)和触发模块(9)分别产生时间窗信号open和触发信号trigger，触发信号trigger和延时信号delay经过与或门完成或运算，得到的信号再和时间窗信号open一起送入与门完成与运算从而产生激光发射信号launch，之后脉冲激光发射电路驱动脉冲激光二极管发射脉冲激光，激光接收单元接收到反射激光并产生回波信号pulse，回波信号pulse经过延时电路延时后得到延时信号delay，延时信号delay继续作为触发信号触发产生激光发射信号产生脉冲激光；脉冲计数模块(10)在时间窗信号内对时钟信号和回波信号进行计数，分别输出时钟信号数目count(m)和回波信号数目d_get(N)并送入距离计算模块(11)，经距离计算模块(11)计算输出目标距离。
3.一种提高脉冲激光测距精度的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一：晶振产生11.052MHz的时钟信号输入现场可编程逻辑阵列，为整个系统提供时钟信号；时间窗模块对时钟信号进行计数分频处理，得到时间窗信号open；触发模块通过对时钟信号的处理得到脉冲触发信号trigger；脉冲触发信号trigger与延时电路送入的延时信号delay通过或门模块完成或运算，输出的信再和时间窗信号open送入与门模块完成与运算，产生激光发射信号launch；激光发射信号launch被送入激光发射电路，激光发射电路得到激光发射信号后驱动脉冲激光二极管发射第一个脉冲激光；
步骤二：第一个脉冲激光被目标物反射后，经过脉冲激光接收电路感应接收，并且产生脉冲电流输入脉冲激光接收电路中，脉冲激光接收电路对脉冲电流进行放大整形后产生回波信号pulse；回波信号pulse分两路，一路被送入延时电路，电路延时是其在时间上延时tdelay，得到延时信号，延时信号被送入FPGA与或门模块中与触发信号trigger完成或运算，得到的信号再和时间窗信号open一起送入与门模块完成与运算得到激光发射信号launch，激光发射信号launch输入脉冲激光发射电路中驱动脉冲激光二极管发送第二个脉冲激光，如此周而复始；
步骤三：时间窗产生的时间窗信号open和脉冲激光接收电路产生的回波信号pulse一起被送入脉冲计数模块，脉冲计数模块对他们进行时钟计数，并且产生时间窗信号高电平内时钟脉冲个数count，以及在时间窗信号内接收到的回波信号pulse的个数d_get，之后count和d_get被送入距离计算模块；距离计算模块得到这两个数据后，根据下列公式计算出目标距离：
D＝(count*τ/d_get-tdelay)*c/2
其中D为目标距离，tdelay为延时时间。
4.如权利要求3所述的一种提高脉冲激光测距精度的方法，其特征在于，所述步骤三中距离计算模块的计算过程，具体如下：
首先，时间窗模块和触发模块同步产生时间窗信号open和脉冲触发信号trigger，脉冲触发信号trigger仅在时间窗内产生一个脉冲信号，即1号脉冲信号，之后依次产生激光发射信号launch的1号脉冲和回波信号pulse1号脉冲，两者之间时间差为激光往返目标距离的飞行时间ttof，回波信号pulse1号脉冲经过延时电路产生延时信号delay2号脉冲，延时信号delay2号脉冲经过和脉冲触发信号trigger相或，得到的信号再与时间窗信号open相与得到激光发射信号launch的2号脉冲，激光发射信号launch的2号脉冲驱动激光发射电路发射脉冲激光后可以反射得到回波信号pulse2号脉冲，回波信号pulse2号脉冲再经过延时电路得到延时信号delay3号脉冲，延时信号delay3号脉冲再次循环上述过程，依次产生信号时序；时间窗内含有的时钟信号个数为m，时钟信号周期为τ，则时间窗的时间长度T可由下列公式算出：
T＝mτ
脉冲激光发射信号launch和回波信号pulse之间的时间差ttof为激光往返目标距离D之间的飞行时间；则距离D可由下列公式算出：
D＝ttof*c/2
其中c为光速。
回波信号pulse经过延时后得到的延时信号作为下一次测量的触发信号产生院，ttof与tdelay组成一次测量的总时长，通过脉冲计数模块得到时间窗内接收到的回波信号pulse的个数N，即N次测量，从而有如下关系式，并且可以得到ttof的表达式如下，通过计算便可得到目标距离D；
T＝mτ＝N(ttof+tdelay)
ttof＝mτ/N-tdelay
对上述共微分后可以得到理论测距精度为：
Δttof＝1/N2
ΔD＝c*Δttof/2＝C/2*N2。
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