[發明專利]掃頻干涉測距信號處理方法

有效

• 申請號: 202110608713.6
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113253241B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 于澤浩;劉國棟;路程;時圣星;甘雨;劉炳國;陳鳳東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 張利明

1.一種掃頻干涉測距信號處理方法，其特征在于包括，

對輔助干涉儀輸出的輔助干涉信號進行處理，得到用于消除非線性的頻譜分析正交基；

由測量干涉儀輸出的測量信號與所述正交基計算獲得測距信號的距離譜X(n)：

X(n)＝|∑[x(n)·e^{t(n)×phase_aux}]|， (1)

式中n為細分倍數，x(n)是測量信號，t(n)×phase_aux為正交基，其中phase_aux是輔助干涉信號的相位信號，t(n)為細分時間常數；

對測量信號x(n)和輔助干涉信號的相位信號phase_aux進行一次信號峰值的濾波：

設置n＝M/2^q，式中M為依據測量指標確定的最終細分倍數；q為頻譜峰值索引總次數；n為初始細分倍數；

將測量信號x(n)和輔助干涉信號的相位信號phase_aux在頻譜范圍[f₀₁，f₀₂]內分割為n份，其中f₀₁為細分范圍的起點，f₀₂為細分范圍的終點，獲得第一次頻譜峰值索引f₁；

接下來采取二分逼近的方式對測量信號x(n)和輔助干涉信號的相位信號phase_aux再進行信號峰值的濾波，在[f₁-2^q-1，f₁+2^q-1]范圍內設置n＝2，獲得第二次頻譜峰值索引f₂；在[f₂-2^q-2，f₂+2^q-2]范圍內設置n＝2，獲得第三次頻譜峰值索引f₃......，直至獲得第q次頻譜峰值索引f_q，完成測距信號x(n)和輔助干涉信號的相位信號phase_aux在頻譜范圍內的M倍細分；

對所有頻譜峰值索引按照公式(1)解算獲得測距信號對應的目標距離。

2.根據權利要求1所述的掃頻干涉測距信號處理方法，其特征在于，

頻譜峰值索引總次數q根據M確定。

3.根據權利要求2所述的掃頻干涉測距信號處理方法，其特征在于，

所述頻譜峰值索引總次數q的取值為5、6、7或8。

4.根據權利要求3所述的掃頻干涉測距信號處理方法，其特征在于，

所述頻譜分析正交基的獲得方法包括：

使掃頻激光器的出射光通過輔助干涉儀，對輔助干涉儀輸出的輔助干涉信號進行希爾伯特變換，得到輔助干涉信號的相位信號phase_aux，由輔助干涉信號的相位信號phase_aux計算獲得頻譜分析正交基。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的掃頻干涉測距信號處理方法，其特征在于，

所述掃頻激光器的出射光經95:5耦合器分束后，其中一束經一號3db耦合器傳送至輔助干涉儀，輔助干涉儀輸出的信號再經二號3db耦合器后，由探測器進行光電探測，獲得輔助干涉信號。

6.根據權利要求5所述的掃頻干涉測距信號處理方法，其特征在于，

由測量干涉儀測量獲得測量信號x(n)。

7.根據權利要求6所述的掃頻干涉測距信號處理方法，其特征在于，

所述測量干涉儀包括99:1耦合器、偏振分束器、三號3db耦合器、聚集系統、四分之一波片和平衡探測器，

所述掃頻激光器的出射光經95:5耦合器分束后，其中另一束經99:1耦合器分束獲得兩束光；其中一束作為探測光經偏振分束器處理后入射至聚集系統，另一束作為本振光入射至三號3db耦合器；

聚集系統對入射光束聚焦后再經過四分之一波片入射至測距目標；

經測距目標反射后的光再經過四分之一波片和聚集系統聚焦以及偏振分束器處理后，入射至三號3db耦合器，三號3db耦合器對接收的兩束光進行合束并傳遞至平衡探測器進行光電探測，獲得測量信號x(n)。