【技术实现步骤摘要】
一种基于最优化方法的抗频率漂移扫频干涉动态测距方法
本专利技术属于光学测距领域,涉及一种基于最优化方法的抗频率漂移扫频干涉动态测距方法。
技术介绍
光学扫频测距技术抗干扰能力强、测量范围大、测量精度高,在民用设施与国防军备中应用广泛。若测量目标在一个扫频周期内静止时,待测距离与干涉信号频率成正比,通过频率方法估计可实现高精度绝对距离测量。然而,对于ECLD线性扫频激光器,由于温度变化、环境振动、器件老化以及PZT迟滞等因素影响,其难以实现从初始标称频率开始扫频与绝对线性扫频,这种激光频率漂移会严重限制距离测量精度。此外,对于动态目标,干涉信号频率由实际距离和目标运动速度共同决定,使用传统频率估计解调方法会引入多普勒误差。为克服扫频非线性与多普勒误差造成的测量精度下降问题,当前通用方法是将含干涉频率的欠定方程组转换为适定方程组,即采用三角扫频光源或双扫频光源实现多普勒误差的消除,同时采用反馈式硬件系统来实现激光器输出频率的校正。虽然该方式能在一定程度上降低光源非线性影响并消除多普勒误差,但系统成本高、可靠性低,难以适应产业化应用环境。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种基于最优化方法的抗频率漂移干扰扫频干涉动态测距方法,本方法不仅能够有效消除光源频率不准确带来的影响与目标移动引起的多普勒测量误差,同时能给出每个采样点处的实时距离值。为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种基于最优化方法的抗频率漂移扫频干涉动态测距方法,包括以下步骤:步骤一:搭 ...
【技术保护点】
1.一种基于最优化方法的抗频率漂移扫频干涉动态测距方法,其特征在于:包括以下步骤:/n步骤一:搭建测量结构并获取测量信号:/n扫频激光器FSL产生激光,沿单模光纤传输至耦合器OC1分为FSL测量路和FSL参考路;单频激光器FFL产生激光,沿单模光纤传输至耦合器OC2分为FFL测量路和FFL参考路;/n所述FSL测量路激光沿单模光纤传输至环形器FOC1,再到达波分复用器WDM;所述FFL测量路激光沿光纤传输至环形器FOC2,再到达波分复用器WDM;/n到达波分复用器WDM的两路激光合成一束并到达光纤探头Probe,射向待测目标;/n激光由待测目标反射后重新进入光纤,通过WDM分光,得到反射FSL测量路激光和反射FFL测量路激光;/n所述反射FSL测量路激光在耦合器OC3与FSL测量路激光进行干涉,形成扫频干涉信号,并经由环形器FOC1达到光电探测器PD1,得到信号S1;/n所述FFI参考路激光经声光调制器AOM移频后再经耦合器OC4分为两束;/n分别用于对测量光进行干涉移频和对参考光进行干涉移频;/n所述反射FFL测量路激光在耦合器OC6与第一束经AOM移频后的FFL参考路激光进行干涉, ...
【技术特征摘要】
1.一种基于最优化方法的抗频率漂移扫频干涉动态测距方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:搭建测量结构并获取测量信号:
扫频激光器FSL产生激光,沿单模光纤传输至耦合器OC1分为FSL测量路和FSL参考路;单频激光器FFL产生激光,沿单模光纤传输至耦合器OC2分为FFL测量路和FFL参考路;
所述FSL测量路激光沿单模光纤传输至环形器FOC1,再到达波分复用器WDM;所述FFL测量路激光沿光纤传输至环形器FOC2,再到达波分复用器WDM;
到达波分复用器WDM的两路激光合成一束并到达光纤探头Probe,射向待测目标;
激光由待测目标反射后重新进入光纤,通过WDM分光,得到反射FSL测量路激光和反射FFL测量路激光;
所述反射FSL测量路激光在耦合器OC3与FSL测量路激光进行干涉,形成扫频干涉信号,并经由环形器FOC1达到光电探测器PD1,得到信号S1;
所述FFI参考路激光经声光调制器AOM移频后再经耦合器OC4分为两束;
分别用于对测量光进行干涉移频和对参考光进行干涉移频;
所述反射FFL测量路激光在耦合器OC6与第一束经AOM移频后的FFL参考路激光进行干涉,形成移频单频干涉信号,并经由环形器FOC2到达光电探测器PD2,得到信号S2;
所述FSL参考路激光经过法珀标准具F-PEtalon后到达光电探测器PD3,得到信号S3;所述FFL参考路激光在耦合器OC5处与第二束经AOM移频后的FFL参考路激光干涉,并到达光电探测器PD4,得到信号S4;
步骤二:通过同步数据采集系统SDAQ采样并通过上位机进行动态距离解算;
步骤三:消除误差,获取真实动态测量绝对位移。
2.根据权利要求1所述的基于最优化方法的抗频率漂移扫频干涉动态测距方法,其特征在于:对于动态的待测目标,待测实时距离为
其中,L0为t=0时刻初始距离,v(t)为测量对象瞬时速度。
3.根据权利要求2所述的基于最优化方法的抗频率漂移扫频干涉动态测距方法,其特征在于:所述待测目标对应的扫频干涉信号S1为
其中,为FSI信号的瞬时相位,fFSI(t)为瞬时扫频频率,为扫频初始相位,k(t)为FSL非线性扫频速率,c为真空光速,n为空气折射率,fINI为FSL初始频率;式(2)中的第一项为包含非线性误差的真实的动态距离L(t),第二项是由多普勒频移引...
【专利技术属性】
技术研发人员:邵斌,刘浩,张伟,陈伟民,
申请(专利权)人:重庆大学,
类型:发明
国别省市:重庆;50
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