[发明专利]一种多普勒测速激光雷达的回波信号处理装置和方法

权利要求书

1.一种多普勒测速激光雷达的回波信号处理装置，其特征在于，包括：

滤波处理模块，用于接收放大处理后的回波信号，根据所述回波信号的频率值查询预先设定的滤波频率范围和采样率之间的对应关系，获取所述频率值对应的滤波频率范围，按照该滤波频率范围对所述回波信号进行带通滤波，将滤波处理后的回波信号传输给A/D转换模块；

A/D转换模块，用于根据所述回波信号的频率值查询预先设定的滤波频率范围和采样率之间的对应关系，获取所述频率值对应的采样率，按照该采样率对所述滤波处理模块输出的回波信号进行采样，将采样获取的模拟的回波信号转换为数字的回波信号，将该数字的回波信号传输给信号存储模块；

信号存储模块，用于存储所述A/D转换模块传输过来的数字的回波信号；

数据信号处理DSP模块，用于读取所述信号存储模块中的回波信号并进行快速傅立叶变换FFT，求得信号的功率谱，根据所述功率谱得到粗估计频率值；对所述功率谱进行逆FFT得到所述回波信号的自相关函数，根据该自相关函数得到校正频率值，将所述粗估计频率值和校正频率值相加得到所述回波信号的多普勒频率，根据该多普勒频率计算出所述被测目标的运动速度。

2.根据权利要求1所述的多普勒测速激光雷达的回波信号处理装置，其特征在于，所述装置还包括：

放大处理模块，用于接收多普勒测速激光雷达中的探测器输出的回波信号，将该回波信号放大到适合模数转换的幅度，将放大后的回波信号传输给滤波处理模块；

显示模块，用于将所述DSP模块所获取的被测目标的运动速度进行显示。

3.根据权利要求1至2任一项所述的多普勒测速激光雷达的回波信号处理装置，其特征在于，所述的滤波处理模块和A/D转换模块包括：

采样率和滤波频率范围分段设置模块，用于设定不同的滤波频率范围分别对应不同的采样率，并且各段滤波频率范围中的相邻两段之间互相重叠，将各个滤波频率范围和对应的采样率进行关联保存。

4.根据权利要求3所述的多普勒测速激光雷达的回波信号处理装置，其特征在于，所述的DSP模块具体包括：

信号读取模块，用于对所述信号存储模块中存储的回波信号进行读取；

粗估计频率值计算模块，用于对所述信号读取模块所读取的回波信号进行2倍采样点的FFT，求取FFT后的回波信号的功率谱，搜索该功率谱的最大谱峰对应的离散谱线，根据该离散谱线、采样率和采样点数计算出所述回波信号的粗估计频率值；

校正频率值计算模块，用于对所述功率谱进行逆FFT得到所述回波信号的自相关函数，利用所述粗估计频率值对该自相关函数进行移频处理，求取移频处理后信号的自相关函数在指定点的自相关值，根据该自相关值计算出所述回波信号的校正频率值；

运动速度获取模块，用于将所述信号频率粗估计值和校正频率值相加得到所述回波信号的多普勒频率，根据该多普勒频率和激光束与被测目标的运动方向之间的夹角计算出所述被测目标的运动速度；

当前滤波频率范围和采样率控制模块，用于判断运动速度计算模块获取的多普勒频率与当前滤波频率范围和采样率是否对应，如果是，则维持当前滤波频率范围和采样率不变；否则，根据所述运动速度计算模块获取的多普勒频率查询预先设定的滤波频率范围和采样率的对应关系，重新确定当前滤波频率范围和采样率。

5.一种多普勒测速激光雷达的回波信号处理方法，其特征在于，包括：

接收多普勒测速激光雷达中的探测器输出的回波信号，将该回波信号放大到适合模数转换的幅度，对放大后的回波信号按照默认的滤波频率范围和采样率分别进行滤波处理和采样，对采样的回波信号进行粗测得到回波信号的初始频率值；

根据所述初始频率值，查询预先设定的滤波频率范围和采样率之间的对应关系，获取所述初始频率值对应的滤波频率范围和采样率，按照该滤波频率范围对所述放大后的回波信号进行带通滤波，按照所述采样率对所述滤波处理后的回波信号进行采样，将采样获取的模拟回波信号转换为数字信号，将该数字信号进行存储；

对所述存储的数字信号进行快速傅立叶变换FFT，根据FFT后的回波信号的功率谱获取所述回波信号的粗估计频率值，对所述功率谱进行逆FFT得到所述回波信号的自相关函数，根据该自相关函数得到所述回波信号的校正频率值；

将所述信号频率粗估计值和校正频率值相加得到所述回波信号的多普勒频率，根据该多普勒频率计算出所述被测目标的运动速度。