[发明专利]激光多普勒测速的信号处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种激光多普勒测速的信号处理方法及装置。

背景技术

当单频的激光源与探测器处于相对运动状态时，探测器所接收到的光频率是变化的。当光源固定时，光波从运动的物体散射或反射并由固定的探测器接收时，也可观察到这一现象，这就是多普勒效应。多普勒频移与物体运动速度的关系为：

V≡λ×f_d/2×cosθ

其中v为物体移动的速度，λ为波长，f_d为多普勒频移，θ为激光波束方向与目标运动方向的夹角。这就是多普勒测速的基本原理。

由于多普勒测速仪具有多年的发展历史，随着科技的进步，信号处理方法也在不断的改进，有频谱分析法，频率跟踪法，计数型处理法，滤波器组，光子相关频谱法，数字相关信号处理，数字快速傅里叶变换信号处理法等等。

但是上述方法均不能很好的在低信噪比的情况下进行激光测速。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种激光多普勒测速的信号处理方法及装置，用以解决现有技术中在低信噪比的情况下不能很好的进行激光测速的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种激光多普勒测速的信号处理方法，该方法包括：

在内存中设置K个容量为N个数据的环形储存结构和K个容量为M个数据的线列存储结构，所述环形储存结构与所述线列存储结构一一对应，其中，N远大于M；

采集被测速物体返回来的激光回波信号数据，将该信号数据按时间顺序存储在环形储存结构内，一个环形储存结构存满后，将所述信号数据存储到下一个环形储存结构中；

通过线列存储结构对与其相应的所述环形储存结构上的所述信号数据做滑动取数，并对线列存储结构上的信号数据进行傅里叶分析，得到该环形存储结构中幅度最大值对应的频率，作为多普勒频移，并将所述多普勒频移带入多普勒频移与物体运动速度的关系式中计算物体的运动速度。

优选地，将所述多普勒频移带入多普勒频移与物体运动速度的关系式中计算物体的运动速度的步骤具体包括：

将得到的多普勒频移带入V≡λ×f_d/2×cosθ式中，得到带有所述信号数据采集时间标记的物体移动的速度，其中v为物体移动的速度，λ为波长，f_d为多普勒频移，θ为激光波束方向与目标运动方向的夹角。

优选地，通过线列存储结构对与其相对应的所述环形储存结构上的所述信号数据做滑动取数，并对线列存储结构上的信号数据进行傅里叶分析，得到该环形存储结构中幅度最大值对应的频率，作为多普勒频移的步骤具体包括：

将第一环形储存结构从1到M的数据复制到第一线列存储结构，进行傅里叶变换，得到结果记为R₁；

然后将所述第一环形存储结构从2到M+1的数据复制到所述第一线列存储结构，并进行傅里叶变换，得到结果为R₂；

依此类推，对所述第一环形存储结构上的数据进行滑动取数，依次得到R₃、R₄……R_N-M；

在R₁、R₂、R₃、R₄……R_N-M的结果中找到幅度最大值对应的频率，作为所述第一环形存储结构的多普勒频移。

本发明还提供了一种激光多普勒测速的信号处理装置，该装置包括：

探测器，用于采集被测速物体返回来的激光回波信号数据，将该信号数据发送给服务器；

服务器，用于在内存中设置K个容量为N个数据的环形储存结构和K个容量为M个数据的线列存储结构，所述环形储存结构与所述线列存储结构一一对应，其中，N远大于M；并接收所述探测器发送来的所述信号数据，并将所述信号数据按时间顺序存储在环形存储结构内，一个环形储存结构存满后，将所述信号数据存储到下一个环形储存结构中，通过线列存储结构对与其相应的所述环形储存结构上的所述信号数据做滑动取数，并对线列存储结构上的信号数据进行傅里叶分析，得到每一个所述环形存储结构中幅度最大值对应的频率，作为多普勒频移，将所述多普勒频移带入多普勒与物体运动速度的关系式中计算物体的运动速度。