1.2  本文的主要研究工作

在本科科研训练阶段，已经对课题组设计的数字延时器进行过研究，取得一定的进展。本课题要求了解高精度延时器的原理，掌握其实现方法。通过统计测量，了解延时器的性能，分析其在检测过程中对激光测距电路性能的影响。本文所研究的高精度延时器是由本课题组设计完成的，可以方便快捷的完成性能测试中的各种需求。本文的主要工作可以分为以下几点：

1．进行广泛的文献检索，了解以高精度延时器为主要组成部分的激光雷达回波信号模拟器的研究背景。

2．了解脉冲激光测距的方法，探讨高精度延时系统对模拟激光雷达回波信号的重要性，然后分析所研究的高精度延时信号模拟器的设计方法。      

3．了解本文所研究的高精度延时器的原理，掌握其实现方法，并与其它各种延时电路进行比较。                   

4．对高精度延时模块进行测试，分析精度、分辨率、稳定度等指标，了解其对激光测距电路测试的影响。

1.3  本章小结

本章从检索和调研的国内外相关文献资料出发，阐述了本课题的研究背景和意义，在此基础上概括了本论文的主要工作和研究内容。

2 高精度延时器的理论分析

本文主要研究的是高精度延时信号的特性，选择的是脉冲激光雷达回波信号模拟器中高精度延时器作为研究对象，因此需要相应地介绍高精度延时系统的理论基础。

2.1  回波信号模拟器的理论分析

利用光在空气中的传播时间以及传播速度来计算往返的距离，若以 表示光速， 表示激光从发射器发出到目标反射，最后被接收的时间， 表示发射机与目标的距离，则有：

                                                               （2.1）

其中光速 是常量，因此只需要测量时间 即可计算出发射机与目标的距离。

回波信号模拟器对激光雷达的回波信号模拟，实际上是模拟其测距的时间，对时间的模拟就是设计出一个独立的延时系统来计时光脉冲信号传输时间。由式（2.1）可知，这个延时系统的性能直接决定模拟器的性能。其中，延时系统能够达到的最大延时时间对应着模拟器能够模拟出的最大测量距离；而延时系统能够到达的最小延时精度对应着模拟器能够模拟出一定距离下的最小分辨距离。本课题组中，激光雷达的最大可测距离为150 ，分辨率可以达到0.3m，相对应的模拟器延时系统的延时时间就需要能够达到1 ，而延时精度为2 。论文网

2.2 模拟器中高精度延时系统理论分析

延时器的延时单元一般有两个主要参数：一是延时时间的范围；另一个则是最小的延时间隔。这两个参数决定了延时系统的测量宽度和测量精度。延时电路的设计方式一般可以分为数字延时电路与模拟延时电路。

2.2.1 数字延时电路

目前常用的数字延时电路主要有3种：单稳态电路实现延时、数字计数完成延时、可编程数字延时芯片实现延时。下面简单地介绍一下它们的工作原理以及优缺点：

（1）单稳态电路延时[10]

单稳态延时电路是利用单稳态触发器以及外围RC元件等组成的具有单一稳态的延时电路，在外界触发下，会暂时跳到暂稳态，保持一个时间常数后，回归稳态。

图2.1单稳态延时电路

该方法实现电路的优点是简单明了，便于理解；缺点是延时时间是由RC值控制的，只适用于输出延时固定的情况。