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专利号: 2015103373380
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.用于激光雷达系统的非对称相位编码测距方法,其特征在于:该方法的具体步骤如下:步骤一、激光雷达系统中的激光器发射强度恒定的激光信号,在调制器中根据调制信号序列进行强度调制;调制信号序列采用m序列,序列长度为N,子序列脉冲宽度为τ;其中,N为正整数,取值范围为4~16,τ的取值在10纳秒到10微秒中选取;

步骤二、激光雷达系统中的解调制器根据解调制信号序列对回波信号进行强度解调制;

步骤三、激光雷达系统采用选通模式控制探测器的累积探测时间和输出,选通时间设为(kN+1)τ,k的取值范围为1~20;探测器在选通时间内累积信号,并将累积得到的信号输出给信号处理器;

步骤四、探测器输出信号的顺序显示了相关峰位置,从而信号处理器直接判断解调制信号与回波信号的相位差L;

步骤五、根据相位差,激光雷达系统计算得到目标距离为 其中,c为光速;

所述的回波信号与发射的激光信号的相位差检测过程具体如下:S=(m1,m2,...,mN)表示周期为N=2n-1的m序列,其中,n为构造m序列的反馈移位寄存器的级数,且为大于2的整数;mi表示序列各位,i=1,...,N;序列的自相关函数为:

其中,p表示移位的数目,取值范围为0~N;

当mi的值为1或-1时,自相关函数的值表示为

在调制器中,激光信号的强度调制中仅有两种状态,通过或不通过;设通过状态时mi的值为1,否则为-1;

设S1=(m1,m2,...,mN)表示激光雷达系统的发射脉冲序列,其周期长度为N;S2=(n1,n2,...,nN)表示回波脉冲序列,则S1和S2的互相关函数表示为:

根据发射脉冲序列S1构造解调制信号序列S3=(m1,m2,...,mN,-1),其周期长度为N+1;

定义序列S2和S3的解调函数:

根据序列S2和S3的解调函数来计算序列S1和S2的互相关函数,从而确定解调制信号与回波信号的相位差L,则回波信号相对于发射信号的时间延迟为Lτ,激光雷达系统与目标的距离为

2.根据权利要求1所述的用于激光雷达系统的非对称相位编码测距方法,其特征在于:所述的调制信号序列和解调制信号序列采用非对称相位编码,即采用双序列工作;所述的解调制信号序列由调制信号序列构造而成,其构造方法是在调制信号序列重复k个周期后,在其末尾添加一位,编码为-1。

3.根据权利要求1所述的用于激光雷达系统的非对称相位编码测距方法,其特征在于:所述回波信号序列的解调制过程为回波信号序列和解调制信号序列的卷积过程,周期为kN+1;解调制过程中回波信号序列自动进行了移位,解调制过程的输出为典型相位编码方法移位卷积过程的输出,按照输出的最高值位置判断解调制信号与回波信号的相位差L。

4.根据权利要求1所述的用于激光雷达系统的非对称相位编码测距方法,其特征在于:所述激光雷达系统的采样时间为探测器累积时间,长度为解调制信号的周期,即kN+1,设信号子码宽度为τ,则探测器采样时间为(kN+1)τ。

5.根据权利要求1所述的用于激光雷达系统的非对称相位编码测距方法,其特征在于:所述的激光雷达系统将相关法分解为信号相乘与信号相加两个阶段,并分别通过分离的解调制器和累积型探测器实现信号相乘和信号相加过程;激光雷达系统对回波信号序列与解调制信号序列的相乘过程在解调制器中进行,对回波信号序列与解调制信号序列的相加过程在探测器中。