[发明专利]一种基于多层感知机的偏振调制测距系统及方法

说明书

现有的测距系统受背景噪声影响，扫频曲线电压极小值处信噪比低，同相频率提取困难进而影响测距精度。本申请提供了一种基于多层感知机的偏振调制测距系统，包括相互连接的数据采集单元和多层感知机去噪模型，多层感知机去噪模型设置于上位机中，数据采集单元与上位机连接，数据采集单元能够同步采集不同调制频率下的电压值，并将多个电压值输入至多层感知机去噪模型；多层感知机去噪模型包括依次连接的输入层、隐藏层和输出层，输入层用于接收数据，将数据按照不同权重传递到所述隐藏层，隐藏层通过非线性激活函数对数据进行处理，传递到输出层后输出训练结果，上位机对训练结果进行同相频率提取，求解待测距离。可兼顾测距速度和测距精度。

技术领域

本申请属于光学检测技术领域，特别是涉及一种基于多层感知机的偏振调制测距系统及方法。

背景技术

偏振调制测距基于传统相位法激光测距，该方法无需鉴相、避免模糊距离且抗干扰能力强，有很强的工程应用价值。偏振调制测距利用调制器对光信号进行二次调制，解调光在偏振分束器对处进行偏振干涉，干涉信号由光电探测器接收。由于单一波长求解距离会产生距离多值问题，采用连续扫描频率可求得单一解，扫频得到调制频率-电压曲线。测量扫频曲线相邻电压极小值点对应调制频率即同相频率，可解算出待测距离。但是，测距系统受背景噪声影响，扫频曲线电压极小值处信噪比低，同相频率提取困难进而影响测距精度。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于现有的测距系统受背景噪声影响，扫频曲线电压极小值处信噪比低，同相频率提取困难进而影响测距精度的问题，本申请提供了一种基于多层感知机的偏振调制测距系统及方法。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种基于多层感知机的偏振调制测距系统，包括相互连接的数据采集单元和多层感知机去噪模型，所述多层感知机去噪模型设置于上位机中，所述数据采集单元与所述上位机连接，所述数据采集单元能够同步采集不同调制频率下的电压值，并将多个所述电压值输入至所述多层感知机去噪模型；所述多层感知机去噪模型包括依次连接的输入层、隐藏层和输出层，所述输入层用于接收数据，将数据按照不同权重传递到所述隐藏层，所述隐藏层通过非线性激活函数对数据进行处理，传递到所述输出层后输出训练结果，所述上位机对所述训练结果进行同相频率提取，求解待测距离。

本申请提供的另一种实施方式为：所述数据采集单元包括依次连接的光源、起偏器、偏振控制器、环形器、调制器、1/4波片、准直镜和反射镜，所述环形器、偏振分束器、探测器、采集卡、所述上位机、信号源和所述调制器依次连接，所述采集卡与所述输入层连接。

本申请还提供一种采用所述的基于多层感知机的偏振调制测距系统的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、设置基于多层感知机的偏振调制测距系统粗扫频参数；

S2、开始精扫频：在调制频率范围内设置扫频起始点和精扫频步进；

S3、同步采集不同调制频率下的电压值，存储调制频率f_i和电压值V_i序列对，其中i＝0，1，…n；

S4、将n个一维采样电压序列作为多层感知机去噪模型的数据输入，利用多层感知机非线性表达能力建立输入数据与输出数据之间的映射关系；

S5、利用多层感知机去噪模型训练的去噪数据，提取相邻同相频率求解待测距离。

本申请提供的另一种实施方式为：所述S1包括以下步骤：

S1.1：选取调制频率，所述调制频率为偏振调制测距装置中信号源发出信号的频率，用于对调制器调制；

S1.2：选取扫频范围和粗扫频步进，所述扫频范围为调制器调制信号的频率范围，在扫频区间内可得到一段调制频率—电压曲线，粗扫频步进为调制信号调制频率间隔。