[发明专利]扫频干涉测距信号处理方法

说明书

一种扫频干涉测距信号处理方法，属于测距信号处理技术领域。本发明针对现有激光调谐非线性的校正方法需使用CZT运算完成频谱的细化，计算量巨大的问题。包括：对测量信号x(n)和辅助干涉信号的相位信号phase_aux进行一次信号峰值的滤波：设置n＝M/2^q，式中M为依据测量指标确定的最终细分倍数；q为频谱峰值索引总次数；n为初始细分倍数；将测量信号x(n)和辅助干涉信号的相位信号phase_aux在频谱范围[f₀₁，f₀₂]内分割为n份，其中f₀₁为细分范围的起点，f₀₂为细分范围的终点，获得第一次频谱峰值索引f₁……，直至获得第q次频谱峰值索引f_q，对所有频谱峰值索引按照公式解算获得测距信号对应的目标距离。本发明实现了对测距信号全调频范围的快速数据处理。

技术领域

本发明涉及扫频干涉测距信号处理方法，属于测距信号处理技术领域。

背景技术

激光扫频干涉在航天航空、生物医学、高精密检测设备、生物计算学等诸多领域有着广泛的应用。激光扫频干涉的测距精度和距离分辨力与很多因素有关。其中，最重要的一个因素就是频率的精确度和稳定度。

激光器的扫频带宽直接影响测量精度，而扫频速度也会直接决定系统的测量速度。在采样率一定的条件下，当激光器以更高速度和带宽进行扫频时，其拍频频率与被测距离成正比，相应的在频谱图上会形成更精密峰值，通过测量峰值处频率，可以解算出目标的距离。

激光器扫频干涉的测距精度会受到两个因素的影响：调频非线性和目标振动。其中目标振动可以通过双激光器大带宽反向啁啾同步扫频干涉测量，消除多普勒效应引起的动态误差。但是，在激光器的扫频过程中，扫频速率并不能保持为一个恒定的量，而是会随着时间发生规律的波动。激光器扫频的非线性导致目标的距离谱发生展宽，进而无法准确提取目标对应频率，影响激光雷达对目标的探测识别。消除非线性的办法主要采用锁相环控制，但目前无法对激光器实现全调频范围的非线性校正。

目前，借助辅助干涉仪进行激光调谐非线性的校正方案结构简单，容易实现。但为了提高测距精度，现有方法在经过重采样后，仅采用简单的FFT运算并不能满足距离的高精度解算，而是需要使用线性调频z变换(CZT)运算完成频谱的细化，细化过程存在计算量巨大的缺陷，这成为了影响运算效率的最大障碍。

发明内容

针对现有激光调谐非线性的校正方法为了完成高精度的距离解算，需使用CZT运算完成频谱的细化，计算量巨大的问题，本发明提供一种扫频干涉测距信号处理方法。

本发明的一种扫频干涉测距信号处理方法，包括，

对辅助干涉仪输出的辅助干涉信号进行处理，得到用于消除非线性的频谱分析正交基；

由测量干涉仪输出的测量信号与所述正交基计算获得测距信号的距离谱X(n)：

X(n)＝|∑[x(n)·e^{t(n)×phase_aux}]|， (1)

式中n为细分倍数，x(n)是测量信号，t(n)×phase_aux为正交基，其中phase_aux是辅助干涉信号的相位信号，t(n)为细分时间常数；

对测量信号x(n)和辅助干涉信号的相位信号phase_aux进行一次信号峰值的滤波：

设置n＝M/2^q，式中M为依据测量指标确定的最终细分倍数；q为频谱峰值索引总次数；n为初始细分倍数；

将测量信号x(n)和辅助干涉信号的相位信号phase_aux在频谱范围[f₀₁，f₀₂]内分割为n份，其中f₀₁为细分范围的起点，f₀₂为细分范围的终点，获得第一次频谱峰值索引f₁；