利用匹配滤波的调频连续波激光测距技术研究

基于差频解算的调频连续波激光测距技术存在测量距离短、易受噪声干扰、受非线性调频影响大的问题.为了在相同机制条件下解决此问题,提出了基于匹配滤波的调频连续波激光测距方法,改进相干探测光路,加入信号反转单元和信号共轭单元,将混频器换成卷积器,同时满足系统响应与发射波形匹配,并进行了相关仿真实验.结果表明,相比差频解算方法,匹配滤波方法可实现两倍于差频解算方法的测距范围,信噪比提高了 9.5 dB,在非线性调频误差为19.8 MHz、198 MHz和396 MHz条件下均能得到较高分辨率的距离谱,表现出较好的抵抗非线性调频的能力.此研究可为该领域的科研工作者提供技术指导和新的思路.     

基于相位差测频的调频连续波激光测距技术

针对调频非线性和快速傅里叶变换(FFT)精度不高的问题,基于等光频间隔重采样的调频连续波测距系统,采用相位差测频法测量了待测目标点的距离;对调频连续波激光测距原理进行分析和推导,并依靠该系统进行了测距稳定性和测距误差的分析实验。结果表明:在8.3～9.3 m测量范围内,相位差测频法的测距单点稳定性范围为50～95μm,测得的距离与理论距离的残余误差不超过100μm;所提算法比快速傅里叶变换具有更好的测距精确性和稳定性。     

单激光器复用法提高调频连续波激光测距分辨率

可调谐激光器的调制线性度和调制范围是限制调频连续波激光测距测量分辨率的主要因素.利用单个调制范围较小的可调谐激光器对单个目标进行调频连续波激光测距时,对目标进行多次测量,再将经过等光频间隔采样的信号进行信号融合可以达到提高测量分辨率的目的.该方法可以有效降低调频连续波激光测距对激光器调制范围的要求,且容易实现、系统组成简单,有利于将调频连续波激光测距引入工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域.     

相干调频连续波激光雷达畸变补偿技术研究

扫描激光雷达在无人驾驶系统中起着不可替代的作用,是近几年的研究热点。由于多脉冲周期之间每个点的时刻皆不相同,激光雷达与成像目标之间的相对运动会造成目标三维图像重构的畸变,因此必须进行补偿才能够实现真正的高精度三维成像。为此,提出了一种基于相干调频连续波激光雷达速度测量对于运动产生畸变进行逐点补偿的方法。仿真与实验结果表明,速度相对误差和成像距离误差分别为0.52%和±4.76 cm。与传统加速度计方法相比,本文方法不依赖于加速度计等外部测量,具有更高的普适性,对于激光雷达的实际应用具有重要意义。     

基于气体池信号拼接的高精度调频连续波激光测距

在双光路调频连续波激光测距系统中,辅助光纤的长度标定精度直接影响了系统的测距精度.提出一种基于氰化氢气体池信号拼接的辅助光纤标定方法,通过提高辅助光纤标定精度进而提高系统测距精度.深入研究了基于氰化氢气体池标定方法的原理,为减小数据采集系统负担,利用信号拼接的方法进行改进.实验表明,与传统激光干涉仪的光纤标定方法相比,...     

基于调频连续波的运动平台测高补偿算法研究

调频连续波雷达根据发射和接收线性调频信号的差拍频率计算目标高度,具有发射峰值功率小、硬件成本低和信号处理简单等优点,是当前高度表最常采用的一种测高波形。但当测高雷达相对地面运动,距离延时对应差拍频率和目标运动多普勒存在耦合时,直接将回波多普勒前沿检测结果作为差拍频率计算平台高度会存在较大偏差。通过对运动雷达发射调频连续波信号的回波信号进行数学建模,分析运动目标多普勒频率和距离延时对应差拍频率之间的耦合关系,给出一种改进的运动目标高度解算方法,并推导给出解析表达式。通过数值仿真,对比采用补偿方法的前后运动目标测高结果,说明所提出方法的有效性。     

锯齿调频连续波建模与数值仿真

锯齿调频连续波由于测距精度高,在测距系统中有着广泛的应用.为了描述锯齿调频连续波多个调频周期中的频率和相位变化及跨越调频周期时的不连续性,结合具有一定周期性和不连续性的模数函数,推导了锯齿调频连续波的频率和相位的数学表达式,并进行建模及仿真.通过对频率与相位的微积分关系的推导解析地验证了数学表达式的正确性.数值仿真结果也表明:频率和相位的数学表达式满足微积分的关系,是频率与相位的正确的表达式,能够描述锯齿波调频在跨越调频周期时的不连续性.提出的锯齿调频连续波的多调频周期频率与相位表达式可为进一步研究锯齿调频连续波测距过程提供基础.     

调频连续波激光引信云雾回波特性仿真

调频连续波（FMCW）激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的干扰。为研究FMCW激光引信系统参数对云雾回波特性的影响,利用FMCW激光引信探测模型,对激光引信在不同收发间距、激光波长以及相对云雾位置条件下的云雾回波特性进行仿真。仿真结果表明:FMCW激光引信的收发间距和激光波长会对云雾回波特性产生明显影响,收发间距越大,在可见光波段和近红外波段的激光波长越短,云雾后向散射越弱。所得的仿真结果可为FMCW激光引信抗云雾干扰方面的优化设计提供参考。     

调频间断连续波雷达信号处理分析与仿真

调频连续波雷达具有诸如低峰值功率,低截获概率以及高距离分辨率等优势.然而,其主要缺点是对收发天线较高的隔离度要求.这通常导致采用两个独立天线用于发射和接收.一些方案采用调频间断连续波技术使得调频连续波雷达可以用一个天线工作提高收发隔离度.本文对调频间断连续波体制雷达信号进行分析,利用二次FFT处理算法解决频谱延展造成虚...     

基于激光调频连续波测距系统的频率估计研究

在调频连续波测距系统中,数据实时处理的快慢决定了系统的反应时间,当差拍信号的频率较高时,得到的数据量十分庞大,导致快速傅里叶变换所需的时间急剧增加,从而影响系统响应速度。提出一种基于中国余数定理的多频率抽样法,通过软件隔点抽样的方式来代替硬件多路欠采样,实现了对差拍信号频率精确的估计,很大程度上减少了计算的数据量,特别是在处理高频信号时,具有较大的优势。仿真结果证明了该方法的可行性,并展示了多频率抽样法在计算速度上的提升。