[發(fā)明專利]一種通過激光相干探測進(jìn)行測距的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010520369.0
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111624614B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞠有倫;姜曉帆;吳佳澤
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S17/58;G01S7/487
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

本發(fā)明公開了一種通過激光相干探測進(jìn)行測距的方法及系統(tǒng)，其中所述測距的方法包括：將激光發(fā)射光中的一部分作為本振光，另一部分經(jīng)移頻處理后作為信號光；將所述本振光與所述信號光回波進(jìn)行混頻及光電轉(zhuǎn)換等處理，得到混頻電信號；對所述混頻電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得目標(biāo)的距離。本發(fā)明可進(jìn)行高精度距離探測，探測能力強(qiáng)、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性和可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光測距方法的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

相較于微波而言，激光具有良好的帶寬和更好的方向指向性，因此是更理想的測距測速工具。常用的激光探測方式包括直接探測和相干探測，其中傳統(tǒng)的激光測距主要通過測距雷達(dá)的直接探測進(jìn)行，但其靈敏度較低，抗干擾能力弱，應(yīng)用受到的限制大。而相對于直接探測，相干探測具有探測能力更強(qiáng)、穩(wěn)定性和可靠性更高的優(yōu)勢，但其在現(xiàn)有技術(shù)中主要應(yīng)用于測速，難以直接、高效地應(yīng)用于測距中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種通過激光相干探測進(jìn)行測距的方法，其可以進(jìn)行高精度的距離探測，探測能力強(qiáng)、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性和可靠性高。

本發(fā)明首先提供了如下的技術(shù)方案：

一種通過激光相干探測進(jìn)行測距的方法，其包括：

將激光發(fā)射光中的一部分作為本振光，另一部分經(jīng)移頻處理后作為信號光；

將所述本振光與所述信號光回波進(jìn)行混頻處理，得到混頻光信號，其中所述回波包括所述信號光在雷達(dá)鏡面上的回波及其在目標(biāo)物體上的回波，即鏡面回波與目標(biāo)回波；

對所述混頻光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到混頻電信號；

對所述混頻電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得目標(biāo)的距離。

在一些具體實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)處理過程包括：

獲得所述混頻電信號的時(shí)域圖；

截取所述時(shí)域圖中的一段信號，對其進(jìn)行傅里葉變換，得到截取信號的頻域圖；

自所述頻域圖中找出幅值強(qiáng)度最大的點(diǎn)對應(yīng)的頻率，即為回波信號的中心頻率；

對所述時(shí)域圖中的全部信號進(jìn)行滑動截取，并對每段截取信號進(jìn)行傅里葉變換，得到每段截取信號的頻率-模值圖；

自所述頻率-模值圖中找出所述中心頻率對應(yīng)的模值，將其與該信號在時(shí)域圖中的時(shí)間進(jìn)行對應(yīng)，得到時(shí)間-模值圖；

根據(jù)所述時(shí)間-模值圖獲得目標(biāo)距離。

在一些具體實(shí)施方式中，所述混頻電信號通過數(shù)據(jù)采集卡采集并數(shù)據(jù)化。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集卡為高速數(shù)據(jù)采集卡。

在一些具體實(shí)施方式中，在獲得所述頻域圖時(shí)，對所述時(shí)域圖的截取長度為：

其中，T表示脈沖激光的寬度，F(xiàn)s表示所述采集卡的采樣率。

上述方案中，所述滑動截取是指的自起始信號開始，順次向后截取一定長度的信號段，從而得到多個(gè)用以進(jìn)行后續(xù)處理的信號段的過程。

優(yōu)選的，每個(gè)信號段的起始信號與其前一個(gè)信號段的起始信號相鄰。

在一些具體實(shí)施方式中，所述信號段的長度為N。

優(yōu)選的，在截取段長度大于所述時(shí)域圖中剩余信號的數(shù)量時(shí)，對所述時(shí)域圖進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充。

補(bǔ)充數(shù)據(jù)優(yōu)選為0。

在一些具體實(shí)施方式中，所述傅里葉變換選自快速傅里葉變換。

在一些具體實(shí)施方式中，所述目標(biāo)為靜止目標(biāo)。