[发明专利]一种自适应的激光雷达自动收发匹配方法

权利要求书

1.一种自适应的激光雷达自动收发匹配方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1、启动数字采集卡，获取当前位置实测的回波信号，根据实测的回波信号确定信号累加区间，并计算信号累加区间的回波廓线与标准模式的相关性系数，根据此时计算出的相关性系数选择自适应步长，转步骤2；

步骤2、采用当前自适应步长对一轴步进电机进行控制，以当前位置为P0，正向移动一个单位到P1，获取当前位置实测的回波信号，根据实测的回波信号确定信号累加区间，并计算信号累加区间的回波廓线与标准模式的相关性系数，根据此时计算出的相关性系数选择自适应步长，反向移动两个单位到P2，转步骤3；所述单位等于自适应步长；

步骤3、判断P0、P1、P2位置，哪个位置的信号累加区间的信号强度最大；若P0处最大，转步骤4；若是P1处，以P2→P1为移动方向，回到P1处，转步骤5；若是P2处，转步骤5；

步骤4、如果P0处的信号累加区间的信号强度最强，以P2→P0为移动方向，回到P0处；获取当前位置实测的回波信号，根据实测的回波信号确定信号累加区间，并计算信号累加区间的回波廓线与标准模式的相关性系数，如果相关性系数大于预设系数，在当前位置停下，完成匹配，否则根据此时计算出的相关性系数选择自适应步长，换另一轴步进电机，返回步骤2以此时的自适应步长作为新的自适应步长和此时的位置作为新的P0进行处理；

步骤5、获取当前位置实测的回波信号，根据实测的回波信号确定信号累加区间，并计算信号累加区间的回波廓线与标准模式的相关性系数，根据此时计算出的相关性系数选择自适应步长；在当前位置，以当前电机移动方向进行一个单位步长移动，转步骤6；

步骤6、计算前后移动位置的信号累加区间的信号强度差值，如果差值大于预设阈值，转步骤5；如果差值小于预设阈值且大于0，转步骤7；如果差值小于0，然后回退到前一个位置，转步骤7；

步骤7、获取当前位置实测的回波信号，根据实测的回波信号确定信号累加区间，并计算信号累加区间的回波廓线与标准模式的相关性系数，如果相关性系数大于预设系数，在当前位置停下，完成匹配，否则根据此时计算出的相关性系数选择自适应步长，换另一轴步进电机，返回步骤2以此时的自适应步长作为新的自适应步长和此时的位置作为新的P0进行处理。

2.根据权利要求1所述的自适应的激光雷达自动收发匹配方法，其特征在于，当前位置的信号累加区间是根据下述方法计算得到：

(1)把实测回波信号的120km～200km之间的数据求取算术平均得到当前的回波信号的背景噪声；

(2)把所有的实测回波信号减去背景噪声得到有效信号；

(3)将有效信号15～25公里定义为信号累加区间的起点startMie；

(4)将有效信号50～70公里定义为信号累加区间的终点endMie；

(5)[startMie,endMie]即为信号累加区间，信号累加区间[startMie,endMie]对应的实测信号为信号累加区间的回波廓线，信号累加区间[startMie,endMie]内所有信号的累加值为信号累加区间的信号强度。

3.根据权利要求1所述的自适应的激光雷达自动收发匹配方法，其特征在于，将相关性系数作为激光雷达自动收发匹配的评价标准，根据预先建立的相关性系数与电机调节步长的对应关系自动选择电机调节步长，当相关性系数达到预设系数时，激光雷达自动收发匹配成功，停止匹配。

4.根据权利要求3所述的自适应的激光雷达自动收发匹配方法，其特征在于，所述对应关系根据下述方法得到：

进行下述实验调试：通过移动步进电机遍历视场，得到中高层大气激光雷达三维信号场模型，计算三维信号场模型中每个移动位置的回波廓线与标准模式的相关性系数，将其投影到二维的平面上，得到相关性系数等值线图，等值线图中相关性系数高的位置，匹配度高，信号强，反之，匹配度低，信号弱；将相关性系数作为衡量激光雷达匹配度的标准；

每次在进行通过移动步进电机遍历视场的试验调试时，采用不同的电机调节步长，通过多次实验调试，建立相关性系数与电机调节步长的对应关系；将实测回波廓线与标准模式的相关性系数分成若干个区间，每个区间分别对应步进电机不同的调节步长，实现激光发射方向的调节，可以高效的完成匹配。

5.根据权利要求1所述的自适应的激光雷达自动收发匹配方法，其特征在于，所述一轴步进电机和所述另一轴步进电机一个用于控制光束偏转系统的发射光束的俯仰角，另一个用于控制光束偏转系统的发射光束的水平转角。