[发明专利]一种使用连续调频激光雷达装置的物体运动速度测量方法

权利要求书

1.一种使用连续调频激光雷达装置的物体运动速度测量方法，其特征在于，利用可调谐激光器、固定激光器、光子晶体光纤、光纤光栅产生不同频率段的频率扫描信号，测量干涉系统产生两个信号的测量拍频信号，辅助干涉系统产生两个信号的辅助拍频信号，将两个辅助拍频信号相乘并高通滤波的结果作为等光频重采样信号，取等光频重采样信号的峰谷值位置点对两个测量拍频信号进行重采样，以消除可调谐激光器调频非线性的影响，将两个重采样后的测量拍频信号相乘并低通滤波得到一个新信号，通过对新信号快速傅里叶变换求得新信号的频率，进一步解算得到物体的运动速度大小；同时，利用气体吸收池对不同频率的光吸收程度不同，从而根据吸收峰的趋势走向，判断可调谐激光器的频率扫描方向，进一步根据测量干涉系统产生的第一测量拍频信号的频谱相对于物体静止时发生的频率偏移方向来判断物体速度方向。

2.根据权利要求1所述的一种使用连续调频激光雷达装置的物体运动速度测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

测距信号的产生：

1-1步骤、可调谐激光器产生频率扫描信号；固定激光器产生固定频率的光信号；将频率扫描信号经过第一分束器分为G路和H路，G路激光进入方向判别系统，固定频率的光信号和H路激光在第一耦合器汇合，依次经过偏振控制器、掺铒光纤放大器，再送入到光子晶体光纤，通过所述光子晶体光纤中的非线性效应产生在频率上与频率扫描信号关于固定激光器频率中心对称的镜像频率扫描信号；光纤光栅的输出包含频率扫描信号以及镜像频率扫描信号；将频率扫描信号和镜像频率扫描信号形成的组合光同时送入测量干涉系统和辅助干涉系统；

1-2步骤、进入方向判别系统的频率扫描信号经过气体吸收池，并通过第一光电探测器探测气体吸收池对可调谐激光器输出的频率扫描信号的吸收峰曲线，形成吸收峰信号；

1-3步骤、测量干涉系统产生第一测量拍频信号和第二测量拍频信号；

1-4步骤、辅助干涉系统产生第一辅助拍频信号和第二辅助拍频信号；

同步数据采集：

同步数据采集系统对测量干涉系统产生的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号、辅助干涉系统产生的第一辅助拍频信号和第二辅助拍频信号以及方向判别系统产生的吸收峰信号进行同步采样，步骤如下：

2-1、同步数据采集系统的初始化，设置采样时间、采样频率；

2-2、数据采集，采集过程中对同步数据采集系统采集到的第一测量拍频信号、第二测量拍频信号、第一辅助拍频信号、第二辅助拍频信号以及判别方向系统产生的吸收峰信号进行错误检测判断，如果没有错误则进行下一步骤，否则重新执行2-2步骤；

数据处理：

3-1步骤、通过同步数据采集系统采集到的气体吸收池的吸收峰信号，由于气体吸收池对不同频率的光吸收程度不同，频率低的吸收峰短，从而根据吸收峰的趋势走向，判断可调谐激光器的频率扫描方向，进一步根据第一测量拍频信号的频谱相对于物体静止时发生的频率偏移方向来判断物体速度方向；

3-2步骤、将经过同步数据采集系统的第一辅助拍频信号和第二辅助拍频信号相乘，并高通滤波，得到一个等光频重采样信号；

3-3步骤、将3-2步骤得到的等光频重采样信号对第一测量拍频信号和第二测量拍频信号分别进行等光频重采样；

3-4步骤、将等光频重采样过后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号相乘，然后通过低通滤波，得到一个新信号；对于速度恒定的物体，新信号的频率是一个与速度成正比关系的定值，通过快速傅里叶变换求得新信号的频谱峰值频率，进而解算出物体运动速度；对于速度不恒定的物体，以设定时间的时间窗口对采集到的数据的不同段进行快速傅里叶变换，通过不同段数据的频谱峰值频率解算得到物体的运动速度随时间的变化曲线。