多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法及系统与流程

本发明涉及多通道光源控制，特别涉及一种多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法及系统。

背景技术：

1、多通道光源系统，包括半导体激光器阵列、led阵列、脉冲激光器等，广泛用于激光雷达、机器视觉光源、高功率激光装置、生物医学成像等领域。在激光雷达、高速摄影、粒子物理实验等需要多通道光源同步触发的应用中，确保各通道光脉冲前沿的严格同步是系统性能的核心指标；由于不同通道的传输路径存在介质差异、温度漂移及器件老化等因素，触发链路的传播延迟会随时间动态变化，传统固定延时补偿方法难以满足长期稳定性和环境适应性要求。

2、现有技术包含往返时间测量法、交叉互测同步系统、自适应延迟补偿装置及基于tdc的延时校准等。传统往返测量需假设收发路径对称，实际线路阻抗、接头损耗差异导致单程延迟计算偏差；现有交叉测量需依赖外部时钟参考，无法自主建立绝对时间基准；固定参数pi控制器对温度引起的慢变延迟补偿延迟达数分钟；独立tdc方案需每个通道配置测量电路。

技术实现思路

1、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

2、本发明的一方面，提供一种多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，包含以下步骤：

3、主控单元发出宽度小于1纳秒的测量短脉冲，测量短脉冲经双向收发器耦合至同一条传输路径；传输路径连接主控单元与各通道光源驱动模块，驱动模块收到测量短脉冲后触发已知固定延迟的反射回路；反射回路产生一个回波脉冲并沿原传输路径返回主控单元；主控单元测量发射与接收之间的往返总时延值，将往返总时延值减去已知固定延迟得到两倍单程传播延迟，再除以二得到各通道的单程传播延迟；

4、将每个通道的单程传播延迟作为基准，依次选取一个通道作为主动发送端；通道驱动模块向相邻通道或选定通道发出交叉校验脉冲；接收端通道测量短脉冲到达时刻；比较各通道接收时刻与自身单程延迟的差异，经过全部交叉组合测量后生成相对延迟偏差矩阵，从相对延迟偏差矩阵中提取通道间触发时刻偏差标定值；

5、将通道间触发时刻偏差标定值输入自适应比例积分控制器，结合指数加权移动平均滤波器预测延迟漂移趋势，自适应比例积分控制器输出各通道可编程延时线的相位步进控制参数；相位步进控制参数实时调整每个通道触发信号施加时机，实现触发脉冲前沿在全通道范围内的闭环同步补偿。

6、本发明的另一方面，提供一种多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿系统，包含：

7、传输路径处理模块，用于主控单元发出宽度小于1纳秒的测量短脉冲，测量短脉冲经双向收发器耦合至同一条传输路径；传输路径连接主控单元与各通道光源驱动模块，驱动模块收到测量短脉冲后触发已知固定延迟的反射回路；反射回路产生一个回波脉冲并沿原传输路径返回主控单元；主控单元测量发射与接收之间的往返总时延值，将往返总时延值减去已知固定延迟得到两倍单程传播延迟，再除以二得到各通道的单程传播延迟；

8、矩阵校验生成模块，用于将每个通道的单程传播延迟作为基准，依次选取一个通道作为主动发送端；通道驱动模块向相邻通道或选定通道发出交叉校验脉冲；接收端通道测量短脉冲到达时刻；比较各通道接收时刻与自身单程延迟的差异，经过全部交叉组合测量后生成相对延迟偏差矩阵，从相对延迟偏差矩阵中提取通道间触发时刻偏差标定值；

9、触发信号施加模块，用于将通道间触发时刻偏差标定值输入自适应比例积分控制器，结合指数加权移动平均滤波器预测延迟漂移趋势，自适应比例积分控制器输出各通道可编程延时线的相位步进控制参数；相位步进控制参数实时调整每个通道触发信号施加时机，实现触发脉冲前沿在全通道范围内的闭环同步补偿。

10、本发明通过时延测量-交叉校验-动态补偿的三级闭环控制架构，实现多通道光源触发链路的自标定与实时延迟补偿；能够有效消除传输路径差异、温度漂移等因素引入的通道间触发抖动，满足高精度同步触发系统的技术要求。

1.一种多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.如权利要求1所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，主控单元发出宽度小于1纳秒的测量短脉冲，测量短脉冲经双向收发器耦合至同一条传输路径；传输路径连接主控单元与各通道光源驱动模块，驱动模块收到测量短脉冲后触发已知固定延迟的反射回路；反射回路产生一个回波脉冲并沿原传输路径返回主控单元；主控单元测量发射与接收之间的往返总时延值，将往返总时延值减去已知固定延迟得到两倍单程传播延迟，再除以二得到各通道的单程传播延迟。

3.如权利要求1所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，将每个通道的单程传播延迟作为基准，依次选取一个通道作为主动发送端；通道驱动模块向相邻通道或选定通道发出交叉校验脉冲；接收端通道测量短脉冲到达时刻；比较各通道接收时刻与自身单程延迟的差异，经过全部交叉组合测量后生成相对延迟偏差矩阵，从相对延迟偏差矩阵中提取通道间触发时刻偏差标定值。

4.如权利要求1所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，自适应比例积分控制器输出各通道可编程延时线的相位步进控制参数的过程，包含以下步骤：

5.如权利要求4所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，比例分量与积分分量叠加得到原始控制量的过程，包含以下步骤：

6.如权利要求5所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，比例补偿分量与积分补偿分量相加的过程，包含以下步骤：

7.如权利要求6所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，指数衰减整形是指将比例补偿分量乘以一个随时间指数下降的衰减因子，比例整形值等于比例补偿分量乘以自然常数的负时间除以时间常数次幂，其中时间为当前控制周期距离上一次大幅调整的时间间隔，时间常数为预设值；

8.如权利要求7所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，将通道的当前延迟漂移趋势值转换为动态权重系数过程，包含以下步骤：

9.如权利要求8所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，大于高漂移门限值的快速漂移等级、介于高漂移门限值与低漂移门限值之间的中速漂移等级、小于低漂移门限值的慢速漂移等级。

10.一种多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿系统，用于实施如权利要求1至9任一项所述的多通道光源触发链路延迟的自标定与动态补偿方法，其特征在于，包括：