多台TOF深度信息采集同步方法及系统

摘要

本发明公开一种多台TOF深度信息采集同步系统，包括若干TOF传感器、第一控制模块和第二控制模块；TOF传感器获取每个目标的空间位置信息数据，并将每个目标的空间位置信息数据传输至所述第一控制模块中；第一控制模块对空间位置信息数据进行加速处理，得到控制坐标信息，将控制坐标信息传输至第二控制模块中；第二控制模块根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号。通过本发明的方法和装置，使得若干个TOF相对相位固定，实现每个第一控制模块产生的深度信息同步，再通过第一控制模块根据产生的shutter信号控制相对应的目标，实现若干个TOF的同步处理。

权利要求

1.一种多台TOF深度信息采集同步系统，其特征在于，包括若干TOF传感器、与TOF传感器数量相同的第一控制模块以及第二控制模块；

所述TOF传感器，用于获取每个目标的空间位置信息数据，并将每个目标的空间位置信息数据传输至所述第一控制模块中；

所述第一控制模块，用于对每个TOF传感器的空间位置信息数据进行加速处理，得到控制坐标信息，将控制坐标信息传输至第二控制模块中；

所述第二控制模块，用于根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号；

所述第二控制模块，根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，通过同源shutter信号获取到有效相位时间T0；

将有效相位时间为T0的同源shutter信号反馈至每个第一控制模块中，每个第一控制模块根据有效相位时间T0再结合本地时钟各自生成和有效相位时间T0相互关联的shutter信号，每个第一控制模块产生的shutter信号表现形式为T0+nt，n表示第一控制模块的个数，n=1……m，t表示每个TOF传感器开关动作的时间间隔。

2.一种多台TOF深度信息采集同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

TOF传感器获取每个目标的空间位置信息数据，并将每个目标的空间位置信息数据传输至第一控制模块中；

第一控制模块对每个TOF传感器的空间位置信息数据进行加速处理，得到控制坐标信息，将控制坐标信息传输至第二控制模块中；

第二控制模块根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号；

所述第二控制模块根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号，具体为：根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，通过同源shutter信号获取到有效相位时间T0；

将有效相位时间为T0的同源shutter信号反馈至每个第一控制模块中，每个第一控制模块根据有效相位时间T0再结合本地时钟各自生成和有效相位时间T0相互关联的shutter信号，每个第一控制模块产生的shutter信号表现形式为T0+nt，n表示第一控制模块的个数，n=1……m，t表示每个TOF传感器开关动作的时间间隔。

说明书

多台TOF深度信息采集同步方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及TOF测距技术领域，尤其涉及一种多台TOF深度信息采集同步方法及系统。

背景技术

[0002] 飞行时间(Time of Flight，简称TOF)测距方法为双向测距技术或单向测距技术，其实现过程主要是利用信号在两个异步收发机之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。在传统的TOF测距技术中，当信号电平比较好调制或在非视距视线时，一般是采用基于RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)测距方法来估算，估算的结果比较理想；而在视距视线环境下，此时，基于TOF距离估算方法能够弥补基于RSSI距离估算方法的不足。然而，在TOF测距方法有两个关键的约束：一是发送设备和接收设备必须始终同步；二是接收设备提供信号的传输时间的长短；为了实现时钟同步，TOF测距方法采用了时钟偏移量来解决时钟同步问题。而在现有技术中，对于360度空间或更大范围空间的深度信息定位目前尚没有完整的解决方案。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种多台TOF深度信息采集同步方法及系统。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

[0005] 一种多台TOF深度信息采集同步系统，包括若干TOF传感器、与TOF传感器数量相同的第一控制模块和第二控制模块；

[0006] 所述TOF传感器，用于获取每个目标的空间位置信息数据，并将每个目标的空间位置信息数据传输至所述第一控制模块中；

[0007] 所述第一控制模块，用于对每个TOF传感器的空间位置信息数据进行加速处理，得到控制坐标信息，将控制坐标信息传输至第二控制模块中；

[0008] 所述第二控制模块，用于根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号。

[0009] 作为一种可实施方式，所述第二控制模块被设置为：

[0010] 根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，通过同源shutter信号获取到有效相位时间T0；

[0011] 将有效相位时间为T0的同源shutter信号反馈至每个第一控制模块中，每个第一控制模块根据有效相位时间T0再结合本地时钟各自生成和有效相位时间T0相互关联的shutter信号，每个第一控制模块产生的shutter信号表现形式为T0+nt，n表示第一控制模块的个数，n＝1……m，t表示每个TOF传感器开关动作的时间间隔。

[0012] 一种多台TOF深度信息采集同步方法，包括以下步骤：

[0013] TOF传感器获取每个目标的空间位置信息数据，并将每个目标的空间位置信息数据传输至所述第一控制模块中；

[0014] 第一控制模块对每个TOF传感器的空间位置信息数据进行加速处理，得到控制坐标信息，将控制坐标信息传输至第二控制模块中；

[0015] 第二控制模块根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号。

[0016] 作为一种可实施方式，所述第二控制模块根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号，具体为：

[0017] 根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，通过同源shutter信号获取到有效相位时间T0；

[0018] 将有效相位时间为T0的同源shutter信号反馈至每个第一控制模块中，每个第一控制模块根据有效相位时间T0再结合本地时钟各自生成和有效相位时间T0相互关联的shutter信号，每个第一控制模块产生的shutter信号表现形式为T0+nt，n表示第一控制模块的个数，n＝1……m，t表示每个TOF传感器开关动作的时间间隔。

[0019] 本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

[0020] 通过本发明的方法和装置，使得若干个TOF传感器相对相位固定，进而能实现每个第一控制模块产生的深度信息同步，再通过每个第一控制模块根据产生的shutter信号控制相对应的目标，这样就能实现若干个TOF传感器的同步处理。

附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0022] 图1是本发明系统的整体结构示意图；

[0023] 图2是本发明方法的整体流程示意图；

[0024] 图3是笛卡尔坐标体系的示意图；

[0025] 图4是TOF传感器的距离计算原理示意图；

[0026] 图5是本发明的整体结构连接示意图；

[0027] 图6是本发明多TOF传感器同步时间逻辑图。

具体实施方式

[0028] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

[0029] 实施例1：

[0030] 一种多台TOF深度信息采集同步系统，如图1、5所示，包括若干TOF传感器100、与TOF传感器数量相同的第一控制模块200和第二控制模块300；

[0031] 所述TOF传感器100，用于获取每个目标的空间位置信息数据，并将每个目标的空间位置信息数据传输至所述第一控制模块中；

[0032] 所述第一控制模块200，用于对每个TOF传感器的空间位置信息数据进行加速处理，得到控制坐标信息，将控制坐标信息传输至第二控制模块中；

[0033] 所述第二控制模块300，用于根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号。

[0034] 所述第二控制模块200被设置为：

[0035] 根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，通过同源shutter信号获取到有效相位时间T0；

[0036] 将有效相位时间为T0的同源shutter信号反馈至每个第一控制模块中，每个第一控制模块根据有效相位时间T0再结合本地时钟各自生成和有效相位时间T0相互关联的shutter信号，每个第一控制模块产生的shutter信号表现形式为T0+nt，n表示第一控制模块的个数，n＝1……m，t表示每个TOF传感器开关动作的时间间隔，如图6所示，在附图6中，是例举了5个TOF传感器的同步时间逻辑图。

[0037] 实施例2：

[0038] 一种多台TOF深度信息采集同步方法，如图2所示，包括以下步骤：

[0039] TOF传感器获取每个目标的空间位置信息数据，并将每个目标的空间位置信息数据传输至所述第一控制模块中；

[0040] 第一控制模块对每个TOF传感器的空间位置信息数据进行加速处理，得到控制坐标信息，将控制坐标信息传输至第二控制模块中；

[0041] 第二控制模块根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号。

[0042] 作为一种可实施方式，所述第二控制模块根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，并将同源shutter信号反馈至每个所述第一控制模块中，每个第一控制模块根据所述同源shutter信号再生成各自的shutter信号，具体为：

[0043] 根据每个控制坐标信息输出同源shutter信号，通过同源shutter信号获取到有效相位时间T0；

[0044] 将有效相位时间为T0的同源shutter信号反馈至每个第一控制模块中，每个第一控制模块根据有效相位时间T0再结合本地时钟各自生成和有效相位时间T0相互关联的shutter信号，每个第一控制模块产生的shutter信号表现形式为T0+nt，n表示第一控制模块的个数，n＝1……m，t表示每个TOF传感器开关动作的时间间隔。

[0045] 在本发明的实施例中采用笛卡尔坐标体系来计算测量距离(即TOF传感器与目标间的距离)，如图3所示。本实施例用0°…360°来对应距离0m到测量距离(即检测到的距离)，这样可以获得如下公式：

[0046]

[0047] 其中，变量 或者＝atan2(y,x)。而为了能准确计算出测量距离，需要至少选择2个像素(一个用于确定采样的零点，另一个用来计算相对于零点的时间)来进行采样。

[0048] 假设在一个采样周期tMOD内，一共选取了DCS0、DCS1、DCS2和DCS3共4个采样信号，其时间time、振幅amplitude、相位变化phase shift和采样点sample的关系曲线如图4所示。而根据飞行时间法的相关理论，只需确定TOF传感器发射信号emitted AC signal与接收的返回信号received AC signal间的相移 即可根据公式 来计算相应的测量距离D，结合图4以及相关的几何和数学知识，可以计算出，从TOF传感器发射信号时刻至接收到返回信号时刻间的时间tTOF计算公式为：其中，tTOF的单位为秒，|DCS0|、|DCS1|、|DCS2|和|DCS3|分别为DCS0、DCS1、DCS2和DCS3的采样振幅，采样振幅的单位为LSB，fLED为测距目标的调制频率，tOFFSET为测量时间偏移量，此偏移量可在测量前进行调整或预先设定，如设为0，C为光速，假设第二控制模块发出的同源shutter信号的有效相位时间是T0，那么，每个第一控制模块产生的shutter信号表现形式为T0+nt，n表示第一控制模块的个数，n＝1……m，通过确定好的每个第一控制模块产生的shutter信号来控制相应的目标，实现若干个TOF传感器的同步处理。

[0049] 此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。