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。
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于调频连续波激光雷达测距的
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，本专利技术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。本专利技术的技术方案是：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sm；(4)对sm在时域上做预处理，得到sm的两组时域子序列{sm(1),sm(2)}，并根据这两组子序列的频域特征获得sm的频率值fm；(5)重复步骤(2)至步骤(4)，得到所对应的频率值{f1,f2,K,fm,K,fM-1,fM}，并对其做均值运算，得到的频率值fIF：(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。本专利技术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，并根据相关模态向量的频域特征获得子序列的噪声估计序列，之后对子序列和噪声估计序列进行迭代计算，得到去噪后的中频信号序列；其次在时域上对去噪后的中频信号序列进行预处理，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，因此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。还提供了一种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的装置，其包括：周期分解模块，其配置来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；时域分解模块，其配置来对第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迭代模块，其配置来利用和进行迭代计算，得到去噪后的第m组中频信号序列sm；预处理模块，其配置来对sm在时域上做预处理，得到sm的两组时域子序列{sm(1),sm(2)}，并根据这两组子序列的频域特征获得sm的频率值fm；均值模块，其配置来重复执行时域分解模块、迭代模块、预处理模块，得到所对应的频率值{f1,f2,K,fm,K,fM-1,fM}，并对其做均值运算，得到的频率值fIF：精度提高后距离值计算模块，其配置来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。附图说明图1为根据本专利技术的提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本专利技术的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本专利技术具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。如图1所示，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sm；(4)对sm在时域上做预处理，得到sm的两组时域子序列{sm(1),sm(2)}，并根据这两组子序列的频域特征获得sm的频率值fm；(5)重复步骤(2)至步骤(4)，得到所对应的频率值{f1,f2,K,fm,K,fM-1,fM}，并对其做均值运算，得到的频率值fIF：(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。本专利技术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，并根据相关模态向量的频域特征获得子序列的噪声估计序列，之后对子序列和噪声估计序列进行迭代计算，得到去噪后的中频信号序列；其次在时域上对去噪后的中频信号序列进行预处理，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，因此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。优选地，所述步骤(2)包括以下分步骤：(2.1)在中添加βm(1)Em(1)(wm(i))，得到I组的子序列其中：并由该子序列计算的第一个残差rm(1)：其中，wm(i)表示在中添加的第i个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法，其特征在于：其包括以下步骤：/n(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
【技术特征摘要】
1.一种提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法，其特征在于：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sm；
(4)对sm在时域上做预处理，得到sm的两组时域子序列{sm(1),sm(2)}，并根据这两组子序列的频域特征获得sm的频率值fm；
(5)重复步骤(2)至步骤(4)，得到所对应的频率值{f1,f2,K,fm,K,fM-1,fM}，并对其做均值运算，得到的频率值fIF：
(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。
2.根据权利要求1所述的提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下分步骤：
(2.1)在中添加βm(1)Em(1)(wm(i))，得到I组的子序列其中：
并由该子序列计算的第一个残差rm(1)：
其中，wm(i)表示在中添加的第i个均值为0、方差为1的高斯白噪声序列，序列长度为N；Em(k)(g)表示取第k次经验模态分解结果的运算符；βm(k)表示调节信噪比的第k个参数；Mm(g)表示计算每个序列上包络线与下包络线平均值的运算符；<g>m表示计算所有序列平均值的运算符；
(2.2)计算的第一个模态向量
(2.3)在的第k-1个残差rm(k-1)中添加βm(k)Em(k)(wm(i))，计算的第k个模态向量
(2.4)取k＝2,3,K,K-1,K，重复步骤(2.3)，得到的K组模态向量
(2.5)对步骤(2.4)中获得的K组模态向量做快速傅里叶变换，得到其频域内的功率谱图像，对前X(X＜K/2)个无明显尖峰的模态向量求和，得到的噪声估计序列
3.根据权利要求2所述的提高调频连续波激光雷达距离解算精度的方法，其特征在于：所述步骤(3)包括以下分步骤：
(3.1)计算和的第n个增益向量
其中，Pm(n-1)表示的第n-1个误差相关矩阵，当n＝1时，该矩阵为一个L×L的单位矩阵；λm表示的遗忘因子；表示在第n至n+L-1点之间值的倒序排列向量；
(3.2)计算和的第n个误差值em(n)：
其中，表示在第n个点的值；wm(n-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋萍，郝熠，王炫权，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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