[發(fā)明專利]一種時(shí)域超分辨壓縮感知全波形激光雷達(dá)測距方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711172883.4
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN108072878B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 唐華

1.一種時(shí)域超分辨壓縮感知全波形激光雷達(dá)測距方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟一、時(shí)域超分辨壓縮感知全波形激光雷達(dá)采用寬脈寬脈沖激光作為系統(tǒng)光源；單個(gè)激光脈沖經(jīng)目標(biāo)場景反射后，目標(biāo)場景在距離上的信息加載在回波信號R(t)上；

步驟二、回波信號R(t)到達(dá)接收端經(jīng)過分束，其中每束回波光束通過長度不同的自由空間路徑L₁，L₂，…，L_k或不同介質(zhì)后成為回波信號R₁(t)，R₂(t)，…，R_K(t)，在時(shí)間上各回波有不同延時(shí)；每一束回波信號再經(jīng)過耦合裝置進(jìn)入一個(gè)低帶寬電光調(diào)制器進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，得到調(diào)制后的回波信號；調(diào)制后的信號采用低帶寬數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但不影響經(jīng)過目標(biāo)恢復(fù)算法處理后的最終恢復(fù)效果；

步驟三、調(diào)制后的回波信號經(jīng)過低帶寬探測器完成光信號到電信號的轉(zhuǎn)換；

步驟四、轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過隨機(jī)選取，部分電信號存儲至存儲器，再經(jīng)過恢復(fù)算法實(shí)現(xiàn)原始全波形激光雷達(dá)信號的恢復(fù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種時(shí)域超分辨壓縮感知全波形激光雷達(dá)測距方法，其特征在于：在對所述回波信號進(jìn)行低帶寬電光調(diào)制和采用低帶寬光電探測器及A/D轉(zhuǎn)換器采集回波信號的基礎(chǔ)上，隨機(jī)選取部分?jǐn)?shù)字化后的回波信號進(jìn)行存儲，這種采用壓縮感知的全波形激光雷達(dá)能夠解決系統(tǒng)對光電探測器及A/D轉(zhuǎn)換器超高帶寬的要求。

3.如權(quán)利要求1所述的一種時(shí)域超分辨壓縮感知全波形激光雷達(dá)測距方法，其特征在于：所述目標(biāo)場景反射所得的回波信號在接收端，經(jīng)過分束裝置分為多束，其中每束回波光束通過長度不同的自由空間路徑L₁，L₂，…，L_k或不同介質(zhì)后，再經(jīng)過耦合裝置進(jìn)入各自的低帶寬電光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制；L_i與L_j(i，j∈{1,…k}并且i≠j)之間的差別小于Δt_EOM×c/2、Δt_det×c/2、Δt_A/D×c/2、以及Δt_pul×c/2；其中，Δt_EOM為低帶寬EOM的調(diào)制脈寬定義時(shí)間間隔，Δt_det為光電探測器帶寬定義的采樣間隔，Δt_A/D為A/D轉(zhuǎn)換器采樣間隔，Δt_pul為光源的脈沖脈寬；c為真空光速。

4.實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的一種時(shí)域超分辨壓縮感知全波形激光雷達(dá)測距方法的裝置，其特征在于：包括：低帶寬光電探測器(8)、低帶寬A/D轉(zhuǎn)換器(9)、小容量存儲器(10)、寬脈沖激光(11)、分束裝置(12)、低帶寬電光調(diào)制器(13)；

寬脈沖激光(11)照射到目標(biāo)三維場景(5)，激光經(jīng)目標(biāo)場景反射后被分束裝置(12)分成多束；分束后的每束激光被各自的低帶寬電光調(diào)制器(13)解調(diào)后，傳輸給各自的低帶寬光電探測器(8)，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；電信號再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器(9)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過隨機(jī)選取，部分信號存儲至小容量 存儲器(10)。

5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：還包括數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊，采用目標(biāo)恢復(fù)算法從存儲的隨機(jī)信號中恢復(fù)原始的全波形激光雷達(dá)信號。

6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：還包括控制模塊；所述控制模塊，對脈沖光源模塊、回波信號接受調(diào)制模塊中的光強(qiáng)調(diào)制器、數(shù)據(jù)采集存儲模塊中的隨機(jī)存儲部分、以及數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行控制。