[发明专利]一种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法及装置

说明书

一种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法及装置，能够较大程度下消除高斯白噪声影响，且有效地解决“栅栏效应”以及频谱泄漏现象，进而实现调频连续波激光雷达高精度距离解算。该方法首先依据时域特征对调频连续波激光雷达所获得的中频信号序列进行周期分解，再对得到的每个子序列在时域上分解求取模态向量，噪声估计序列即可根据相关模态向量的频域特征获得，其次对子序列和噪声估计序列进行迭代计算，同时对得到的去噪后的中频信号序列在时域上做预处理，每个子序列对应的频率值即可根据预处理结果的频域特征获得，最后对所有频率值取均值并代入公式计算，即可获得精度提高后的调频连续波激光雷达所测距离值。

技术领域

本发明属于调频连续波激光雷达测距的技术领域，尤其涉及一种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法，以及一种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的装置。

背景技术

调频连续波激光雷达进行距离解算的过程，本质上是对调频连续波激光雷达采集得到的中频信号序列进行相关频率函数值解算，因此频率解算精度直接影响到距离解算精度。其中，存在以下因素影响调频连续波激光雷达的距离解算精度：一是中频信号序列中存在的高斯白噪声序列；二是对中频信号序列进行截取时点数有限且较难做到整周期截取，因此在对其使用传统离散傅里叶变换过程中就会产生“栅栏效应”以及频谱泄漏现象。

目前，提高中频信号序列频率解算精度的方法大致分为两个类型：一类是在对中频信号序列进行传统傅里叶变换时进行补零操作，使离散傅里叶变换点数补偿为2的整数次幂，尽管可以在一定程度上减小“栅栏效应”的影响，但补零操作相当于对中频信号序列进行矩形窗运算，在一定程度上又会产生频谱泄露现象；另一类是针对中频信号序列的频谱细化方法，如能量重心法、比值法、相位差法、复调制细化法(ZFFT)和线性调频Z变换法(Chirp-Z)等，这些方法虽然可以提高中频信号序列频率解算精度，但受高斯白噪声影响较为严重。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法，其能够较大程度下消除高斯白噪声影响，且有效地解决“栅栏效应”以及频谱泄漏现象，进而实现调频连续波激光雷达高精度距离解算。

本发明的技术方案是：这种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法，其包括以下步骤：

(1)依据时域特征对调频连续波激光雷达所获得的中频信号序列进行周期分解，分为M组子序列其中每组子序列点数均为N个；

(2)对第m组子序列在时域上进行分解，得到K个模态向量并根据这些模态向量的频域特征获得的噪声估计序列

(3)利用和进行迭代计算，得到去噪后的第m组中频信号序列s_m；

(4)对s_m在时域上做预处理，得到s_m的两组时域子序列{s_m⁽¹⁾,s_m⁽²⁾}，并根据这两组子序列的频域特征获得s_m的频率值f_m；

(5)重复步骤(2)至步骤(4)，得到所对应的频率值{f₁,f₂,K,f_m,K,f_M-1,f_M}，并对其做均值运算，得到的频率值f_IF：

(6)计算精度提高后的调频连续波激光雷达所测距离值R：

其中，T为调频连续波激光雷达本振信号的调频周期，B为调频连续波激光雷达本振信号的调频带宽，c为光速。