时差区间分布直方图数据生成方法、装置、芯片及设备与流程

本技术涉及激光雷达，特别涉及一种时差区间分布直方图数据生成方法、装置、芯片及设备。

背景技术：

1、时间相关单光子计数（time-correlated single photon counting，tcspc）技术广泛用于各种对时间差计量精度有极高要求的领域，如激光雷达测距等，通过tcspc可以得到时差区间分布直方图数据，进而得到相应的时差区间分布直方图。如图1所示为时差区间分布直方图数据的一个示例，时差分布直方图数据存储器包括n个存储单元（即bin），每个存储单元bin对应一个时差区间，每个存储单元bin中存储的数据表示重复多次测量后在相应时差区间累计检测到的光子数量。例如，图1中存储单元bin3对应3dt~4dt时间区间，存储单元bin3中存储的数据表示在3dt~4dt时差区间内重复多次测量后累计检测到的光子数为s个。

2、实际应用中时差分布直方图数据通常基于集成电路芯片实现，然而相关技术中的时差分布直方图数据生成方式无法在芯片的有限物理空间中，满足对于测距精度、测远能力和数据动态范围这三个重要指标的更高要求并确保较高的生成效率。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的问题，本技术实施例提供了一种时差区间分布直方图数据生成方法、装置、芯片及设备。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种时差区间分布直方图数据生成方法，包括：

3、响应于在当次测量中接收到的光子信号，确定时差区间分布直方图中各时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数；

4、基于缓冲存储器对各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数进行记录；所述缓冲存储器包括寄存器和静态随机存储器中的任意一种或者两种的组合；

5、将所述缓冲存储器记录的各所述时差区间的光子数，并行同步到各所述时差区间在时差区间分布直方图数据存储器中分别对应的存储单元中，对所述缓冲存储器中记录的各所述时差区间的光子数清零；所述时差区间分布直方图数据存储器为磁性随机存储器；

6、在测量次数达到预设测量次数时，输出所述时差区间分布直方图数据存储器中的时差区间分布直方图数据；所述时差区间分布直方图数据用于绘制所述时差区间分布直方图。

7、在一些可能的实施方式中，在所述缓冲存储器为寄存器和静态随机存储器中的任意一种的情况下，所述缓冲存储器划分为交替进行记录的第一片缓冲存储器和第二片缓冲存储器，所述第一片缓冲存储器和第二片缓冲存储器均包括第一数量个缓冲存储单元，所述缓冲存储器中缓冲存储单元的数量小于所述时差区间分布直方图中时差区间的数量；所述基于缓冲存储器对各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数进行记录，包括：

8、确定所述第一片缓冲存储器和第二片缓冲存储器中的一个为目标片缓冲存储器；所述目标片缓冲存储器中未存储数据；

9、按照所述时差区间分布直方图中时差区间的顺序，确定待记录的所述第一数量个目标时差区间；

10、确定所述第一数量个目标时差区间，在所述目标片缓冲存储器中分别对应的缓冲存储单元；

11、将所述第一数量个目标时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数，分别记录到所述第一数量个目标时差区间在所述目标片缓冲存储器各自对应的缓冲存储单元中；

12、返回执行所述确定所述第一片缓冲存储器和第二片缓冲存储器中的一个为目标片缓冲存储器的步骤，直至不存在所述待记录的目标时差区间。

13、在一些可能的实施方式中，所述将所述缓冲存储器记录的各所述时差区间的光子数，并行同步到各所述时差区间在时差区间分布直方图数据存储器中分别对应的存储单元中，并对所述缓冲存储器中记录的各所述时差区间的光子数清零，包括：

14、将所述目标片缓冲存储器记录的各所述目标时差区间的光子数，并行同步到各所述目标时差区间在时差区间分布直方图数据存储器中分别对应的存储单元中；

15、对所述目标片缓冲存储器中的各所述缓冲存储单元进行清零处理。

16、在一些可能的实施方式中，在所述缓冲存储器为寄存器和静态随机存储器中的任意一种的情况下，所述缓冲存储器划分为第二数量个缓冲存储单元，所述第二数量个缓冲存储单元与所述时差区间分布直方图中的时差区间一一对应；所述基于缓冲存储器对各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数进行记录，包括：

17、基于各所述时差区间在所述缓冲存储器中对应的缓冲存储单元，将各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数，分别记录到相应时差区间在所述缓冲存储器对应的缓冲存储单元中。

18、在一些可能的实施方式中，在所述缓冲存储器为寄存器和静态随机存储器的组合的情况下，所述基于缓冲存储器对各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数进行记录，包括：

19、基于所述寄存器对各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数进行记录；所述寄存器划分为第三数量个寄存单元，所述第三数量小于所述时差区间分布直方图中时差区间的数量；

20、将所述寄存器记录的各所述时差区间的光子数，并行同步到各所述时差区间在所述静态随机存储器分别对应的缓存单元中，并对所述寄存器中记录的各所述时差区间的光子数清零；所述静态随机存储器划分为第四数量个缓存单元，所述第四数量个缓存单元与所述时差区间分布直方图中的时差区间一一对应；

21、相应的，所述将所述缓冲存储器记录的各所述时差区间的光子数，并行同步到各所述时差区间在时差区间分布直方图数据存储器中分别对应的存储单元中，并对所述缓冲存储器中记录的各所述时差区间的光子数清零，包括：

22、基于各所述时差区间在所述静态随机存储器中对应的缓存单元，将各所述缓存单元记录的光子数，并行同步到相应时差区间在时差区间分布直方图数据存储器对应的存储单元中，并对所述静态随机存储器中的各所述缓存单元进行清零处理。

23、在一些可能的实施方式中，所述寄存器包括的所述第三数量个寄存单元划分为交替进行记录的第一片寄存区和第二片寄存区，所述第一片寄存区和第二片寄存区均包括第一数量个所述寄存单元；所述基于寄存器对各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数进行记录，包括：

24、确定所述第一片寄存区和第二片寄存区中的一个为目标片寄存区；所述目标片寄存区中未存储数据；

25、按照所述时差区间分布直方图中时差区间的顺序，确定待记录的所述第一数量个目标时差区间；

26、确定所述第一数量个目标时差区间，在所述目标片寄存区中分别对应的寄存单元；

27、将所述第一数量个目标时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数，分别记录到所述第一数量个目标时差区间在所述目标片寄存区各自对应的寄存单元中；

28、返回执行所述确定所述第一片寄存区和第二片寄存区中的一个为目标片寄存区的步骤，直至不存在所述待记录的目标时差区间。

29、在一些可能的实施方式中，所述将所述寄存器记录的各所述时差区间的光子数，并行同步到各所述时差区间在所述静态随机存储器分别对应的缓存单元中，并对所述寄存器中记录的各所述时差区间的光子数清零，包括：

30、将所述目标片寄存区记录的各所述目标时差区间的光子数，并行同步到各所述目标时差区间在所述静态随机存储器分别对应的缓存单元中；

31、对所述目标片寄存区中的各所述寄存单元进行清零处理。

32、另一方面，提供了一种时差区间分布直方图数据生成装置，所述装置包括：

33、检测光子数确定模块，用于响应于在当次测量中接收到的光子信号，确定时差区间分布直方图中各时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数；

34、缓冲记录模块，用于基于缓冲存储器对各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数进行记录；所述缓冲存储器包括寄存器和静态随机存储器中的任意一种或者两种的组合；

35、并行同步模块，用于将所述缓冲存储器记录的各所述时差区间的光子数，并行同步到各所述时差区间在时差区间分布直方图数据存储器中分别对应的存储单元中，并对所述缓冲存储器中记录的各所述时差区间的光子数清零；所述时差区间分布直方图数据存储器为磁性随机存储器；

36、数据输出模块，用于在测量次数达到预设测量次数时，输出所述时差区间分布直方图数据存储器中的时差区间分布直方图数据；所述时差区间分布直方图数据用于绘制所述时差区间分布直方图。

37、在一些可能的实施方式中，在所述缓冲存储器为寄存器和静态随机存储器中的任意一种的情况下，所述缓冲存储器划分为交替进行记录的第一片缓冲存储器和第二片缓冲存储器，所述第一片缓冲存储器和第二片缓冲存储器均包括第一数量个缓冲存储单元，所述缓冲存储器中缓冲存储单元的数量小于所述时差区间分布直方图中时差区间的数量；所述缓冲记录模块，具体用于：确定所述第一片缓冲存储器和第二片缓冲存储器中的一个为目标片缓冲存储器；所述目标片缓冲存储器中未存储数据；按照所述时差区间分布直方图中时差区间的顺序，确定待记录的所述第一数量个目标时差区间；确定所述第一数量个目标时差区间，在所述目标片缓冲存储器中分别对应的缓冲存储单元；将所述第一数量个目标时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数，分别记录到所述第一数量个目标时差区间在所述目标片缓冲存储器各自对应的缓冲存储单元中；返回执行所述确定所述第一片缓冲存储器和第二片缓冲存储器中的一个为目标片缓冲存储器的步骤，直至不存在所述待记录的目标时差区间。

38、在一些可能的实施方式中，所述并行同步模块，具体用于：将所述目标片缓冲存储器记录的各所述目标时差区间的光子数，并行同步到各所述目标时差区间在时差区间分布直方图数据存储器中分别对应的存储单元中；对所述目标片缓冲存储器中的各所述缓冲存储单元进行清零处理。

39、在一些可能的实施方式中，在所述缓冲存储器为寄存器和静态随机存储器中的任意一种的情况下，所述缓冲存储器划分为第二数量个缓冲存储单元，所述第二数量个缓冲存储单元与所述时差区间分布直方图中的时差区间一一对应；所述缓冲记录模块，具体用于：基于各所述时差区间在所述缓冲存储器中对应的缓冲存储单元，将各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数，分别记录到相应时差区间在所述缓冲存储器对应的缓冲存储单元中。

40、在一些可能的实施方式中，在所述缓冲存储器为寄存器和静态随机存储器的组合的情况下，所述缓冲记录模块，包括：

41、第一缓冲记录模块，用于基于所述寄存器对各所述时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数进行记录；所述寄存器划分为第三数量个寄存单元，所述第三数量小于所述时差区间分布直方图中时差区间的数量；

42、第二缓冲记录模块，用于将所述寄存器记录的各所述时差区间的光子数，并行同步到各所述时差区间在所述静态随机存储器分别对应的缓存单元中，并对所述寄存器中记录的各所述时差区间的光子数清零；所述静态随机存储器划分为第四数量个缓存单元，所述第四数量个缓存单元与所述时差区间分布直方图中的时差区间一一对应；

43、相应的，所述并行同步模块，具体用于：基于各所述时差区间在所述静态随机存储器中对应的缓存单元，将各所述缓存单元记录的光子数，并行同步到相应时差区间在时差区间分布直方图数据存储器对应的存储单元中，并对所述静态随机存储器中的各所述缓存单元进行清零处理。

44、在一些可能的实施方式中，所述寄存器包括的所述第三数量个寄存单元划分为交替进行记录的第一片寄存区和第二片寄存区，所述第一片寄存区和第二片寄存区均包括第一数量个所述寄存单元；

45、所述第一缓冲记录模块，具体用于：确定所述第一片寄存区和第二片寄存区中的一个为目标片寄存区；所述目标片寄存区中未存储数据；按照所述时差区间分布直方图中时差区间的顺序，确定待记录的所述第一数量个目标时差区间；确定所述第一数量个目标时差区间，在所述目标片寄存区中分别对应的寄存单元；将所述第一数量个目标时差区间在所述当次测量中对应检测到的光子数，分别记录到所述第一数量个目标时差区间在所述目标片寄存区各自对应的寄存单元中；返回执行所述确定所述第一片寄存区和第二片寄存区中的一个为目标片寄存区的步骤，直至不存在所述待记录的目标时差区间。

46、在一些可能的实施方式中，所述第二缓冲记录模块，具体用于：将所述目标片寄存区记录的各所述目标时差区间的光子数，并行同步到各所述目标时差区间在所述静态随机存储器分别对应的缓存单元中；对所述目标片寄存区中的各所述寄存单元进行清零处理。

47、另一方面，提供了一种芯片，包括前述的时差区间分布直方图数据生成装置。

48、另一方面，提供了一种距离测量系统，包括激光器、探测器和处理器；其中，

49、所述激光器，用于按照预设测量次数依次向待测目标发射激光脉冲；

50、所述探测器，用于在每次测量中接收激光脉冲照射到目标后被返回的反射光脉冲，基于所述反射光脉冲向所述处理器输出指示检测到光子的光子信号；

51、所述处理器，通过上述任一方面的时差区间分布直方图数据生成方法输出时差区间分布直方图数据，基于所述时差区间分布直方图数据绘制时差分布直方图，基于所述时差分布直方图确定飞行时间，基于所述飞行时间确定所述待测目标的距离。

52、本技术实施例确定了时差区间分布直方图中各时差区间在当次测量中对应检测到的光子数后，先基于缓冲存储器对各时差区间在该当次测量中对应检测到的光子数进行记录，然后再将该缓冲存储器中记录的各时差区间的光子数并行同步到各时差区间在时差区间分布直方图数据存储器中分别对应的存储单元中，并对缓存存储器中记录的各时差区间的光子数清零，在测量次数达到预设测量次数时输出时差区间分布直方图数据存储器中的时差区间分布直方图数据，由于缓冲存储器包寄存器和静态随机存储器中的一种或者两种的组合，时差区间分布直方图数据存储器为磁性随机存储器，从而上述技术方案可以在实现高数据读写速度的同时实现高存储容量的时差区间分布直方图数据，进而能够在芯片的有限物理空间中满足更高要求的测距精度、测远能力和数据动态范围并确保较高的时差分布直方图数据生成效率。