專利名稱：基于相位解調(diào)方法的fmcw激光雷達高精度信號測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于相位解調(diào)方法的FMCW激光雷達高精度信號測量方法，特別是一種抗激光器調(diào)頻非線性干擾的信號解調(diào)方法，屬于高精度FMCW激光雷達測距領域。
背景技術：
工件形貌檢測在現(xiàn)代科技應用中日益普遍，如大飛機機身外形、大型汽輪機葉片形狀、車間機械自動裝配等檢測是各個領域中極為頻繁的工作。目前用于大型工件三維坐標檢測的方法主要有視覺測量系統(tǒng)、激光跟蹤儀、三坐標機、光電經(jīng)緯儀等?；谡{(diào)頻連續(xù)波技術(FMCW)的相干探測激光雷達綜合了精度高、非接觸、高效率等優(yōu)勢，在各行業(yè)獲得了的高度重視。由于激光器的調(diào)頻曲線具有非線性，如圖4所示，測量光和參考光拍頻干涉信號的頻率會隨著時間而改變，如圖5所示。其對應的傅立葉變化譜如圖6所示，顯然拍頻信號的譜峰值區(qū)域被嚴重擴展，導致在提取拍頻頻率fIF時引入一個較大的誤差。同時，激光器調(diào)頻的非線性是無法采用優(yōu)化激光器參數(shù)等方式完全消除，只能通過校正與補償盡量削弱其導致的測量誤差?！がF(xiàn)有的用于工件形貌檢測的基于FMCW技術的激光雷達信號測量方法在提取拍頻信號頻率的解調(diào)技術上受激光器調(diào)頻非線性的影響，并且在提取拍頻信號頻率時信號細分數(shù)受限于整個采樣時間段內(nèi)信號質(zhì)量的缺陷，因此使測量精度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的用于工件形貌檢測的基于FMCW技術的激光雷達信號測量方法在提取拍頻信號頻率的解調(diào)技術上受激光器調(diào)頻非線性的影響，并且在提取拍頻信號頻率時信號細分數(shù)受限于整個采樣時間段內(nèi)信號質(zhì)量的缺陷，因此使測量精度低的問題。而提出基于相位解調(diào)方法的FMCW激光雷達高精度信號測量方法?；谙辔唤庹{(diào)方法的FMCW激光雷達高精度信號測量方法，它由以下步驟實現(xiàn):步驟1、采用激光器測量基于FMCW技術的激光雷達光路，測量時，對激光器進行線性啁啾調(diào)制，得到激光器輸出的激光器的調(diào)頻函數(shù)為:f (t) =f0+ a t+fe (t)式中A為激光初始頻率，α = Q/Tm，Ω為調(diào)頻范圍，Tm是啁啾調(diào)制周期，fe (t)為調(diào)頻非線性項，t為時間；步驟2、采用相位解調(diào)方法，獲得調(diào)頻激光雷達光路中的拍頻信號相位變化量與測量光路相對于參考光路的時間延時τ的關系，其具體方法為:計算激光器的調(diào)頻函數(shù)所對應的光相位函數(shù)為:
權利要求
1.基于相位解調(diào)方法的FMCW激光雷達高精度信號測量方法，其特征在于，它由以下步驟實現(xiàn): 步驟1、采用激光器測量基于FMCW技術的激光雷達光路，測量時，對激光器進行線性啁啾調(diào)制，得到激光器輸出的激光器的調(diào)頻函數(shù)為:
2.根據(jù)權利要求1所述的基于相位解調(diào)方法的FMCW激光雷達高精度信號測量方法，其特征在于，步驟3中根據(jù)拍頻信號相位變化量與測量光路相對于參考光路的時延τ的關系計算被測距離R是通過公式:
全文摘要
基于相位解調(diào)方法的FMCW激光雷達高精度信號測量方法，它涉及一種抗激光器調(diào)頻非線性干擾的信號解調(diào)方法。它為了解決現(xiàn)有的用于工件形貌檢測的基于FMCW技術的激光雷達信號測量方法在提取拍頻信號頻率的解調(diào)技術上受激光器調(diào)頻非線性的影響，并且在提取拍頻信號頻率時信號細分數(shù)受限于整個采樣時間段內(nèi)信號質(zhì)量的缺陷，因此使測量精度低的問題。采用相位解調(diào)方法，獲得調(diào)頻激光雷達光路中的拍頻信號相位變化量與測量光路相對于參考光路的時間延時τ的關系，計算出被測距離值R，實現(xiàn)FMCW激光雷達高精度信號測量方法。本發(fā)明適用于高精度FMCW激光雷達測距領域。
文檔編號G01S7/48GK103163513SQ20131007992
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權日2013年3月13日
發(fā)明者甘雨, 陳鳳東, 唐烽, 劉國棟, 劉炳國, 莊志濤 申請人:哈爾濱工業(yè)大學