本发明专利技术的实施例提供了一种拍频信号分析方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，涉及激光雷达技术领域，方法包括：将待处理信号进行多通道延时、复用处理，得到各通道有延时差、各通道级联的多个拍频信号。将每个通道的拍频信号进行加窗处理，并针对加窗处理后的每个拍频信号进行FFT运算，得到多个FFT运算结果数据流。进而基于每个FFT运算结果数据流，分析得到每个通道的拍频信号对应的通道结果，将各通道结果按照延时时序关系进行处理，得到待处理信号的时频数据，从而实现对拍频信号的可靠、全面分析。全面分析。全面分析。
【技术实现步骤摘要】
拍频信号分析方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质
[0001]本专利技术涉及激光雷达
，具体而言，涉及一种拍频信号分析方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。
技术介绍
[0002]调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)激光雷达是一种光载波频率持续周期性变化且连续发光的激光雷达，通过相干检测的方式，目标反射光和激光发射光相干产生拍频信号，拍频信号的特征表示目标距离延时引入的调制频率差和相对速度引入的多普勒频率差。通过测量拍频信号可以解调出目标的距离与速度信息。经研究，当前主要采用直接快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)对拍频信号进行信号频谱分析，分析结果较为局限，无法满足应用需求。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的之一包括，例如，提供了一种拍频信号分析方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，以至少部分地提高拍频信号分析结果的全面性，满足应用需求。
[0004]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种拍频信号分析方法，包括：
[0006]将待处理信号进行多通道延时、复用处理，得到各通道有延时差、各通道级联的多个拍频信号；
[0007]将每个通道的拍频信号进行加窗处理；
[0008]针对加窗处理后的每个拍频信号进行FFT运算，得到多个FFT运算结果数据流；其中，每个所述FFT运算结果数据流中包含加窗处理后的每个拍频信号的频域幅度实部信号和虚部信号，以及在时序上对应的频率索引值；
[0009]基于每个所述FFT运算结果数据流，分析得到每个通道的拍频信号对应的通道结果；
[0010]将各所述通道结果按照延时时序关系进行处理，得到所述待处理信号的时频数据。
[0011]在可选的实施方式中，所述方法还包括获得所述待处理信号的步骤，该步骤包括：
[0012]获得FMCW激光雷达的发射光信号与反射光信号进行相干拍频所产生的拍频信号；其中，所述发射光信号为所述FMCW激光雷达发射的调频连续波激光信号，所述反射光信号为所述FMCW激光雷达接收到的、所述调频连续波激光到达设定目标后反射的光信号；
[0013]将所述拍频信号进行模数转换得到的中频数字信号作为待处理信号。
[0014]在可选的实施方式中，所述将待处理信号进行多通道延时、复用处理，得到各通道有延时差、各通道级联的多个拍频信号的步骤，包括：
[0015]将所述待处理信号输入FPGA，基于所述FPGA内多路并行的双口Block RAM，输出各通道具有步进的时序延时差、各通道并行的多个拍频信号；
[0016]其中，所述双口Block RAM的两个端口设置有不同的操作地址，基于不同操作地址使得两个端口的输出具有指定的延时差。
[0017]在可选的实施方式中，所述将每个通道的拍频信号进行加窗处理的步骤，包括：
[0018]生成汉明窗的数据序列；
[0019]将所述数据序列的数据位宽调整为指定位宽后，作为所述FPGA内 ROM的初始化文件；
[0020]在所述FPGA中对所述ROM进行循环读取，将所述ROM的输出数据作为汉明窗数据流；
[0021]将各所述汉明窗数据流与各通道的所述拍频信号相乘，得到加窗后的每个通道的拍频信号。
[0022]在可选的实施方式中，所述针对加窗处理后的每个拍频信号进行FFT 运算，得到多个FFT运算结果数据流的步骤，包括：
[0023]针对加窗处理后的每个通道的拍频信号，基于所述FPGA中相应通道添加的乘法器，分别计算该拍频信号的频域幅度实部信号的平方和虚部信号的平方；
[0024]将所述实部信号的平方和虚部信号的平方相加，得到加窗处理后的每个通道的拍频信号的频域幅度的模值平方值；
[0025]所述基于每个所述FFT运算结果数据流，分析得到每个通道的拍频信号对应的通道结果的步骤，包括：
[0026]对各所述模值平方值进行峰值检测，得到各所述通道对应的频域幅度最大值和频率索引最大值；
[0027]所述将各所述通道结果按照延时时序关系进行处理，得到所述待处理信号的时频数据的步骤，包括：
[0028]将每个所述通道对应的频域幅度最大值和频率索引最大值，按照延时时序关系进行串行转换，得到一维频率索引值序列。
[0029]在可选的实施方式中，所述FPGA中设置有递增循环的计数器，以及包括的状态个数与通道数量相同的状态机，其中，所述状态机的每个状态对应按时序排列的每个通道；
[0030]所述将每个所述通道对应的频域幅度最大值和频率索引最大值，按照延时时序关系进行串行转换，得到一维频率索引值序列的步骤，包括：
[0031]在计数器为最大值的情况下，基于所述状态机进行状态转移，取所处状态对应的通道所对应的最大频率索引值，得到一维串行的频率索引值序列；
[0032]根据FFT点数和运行时钟频率，计算得到拍频频率；
[0033]基于所述拍频频率，将所述一维串行的频率索引值序列转换为时间
‑
频率曲线。
[0034]在可选的实施方式中，在所述设定目标为静止状态的情况下，所述方法还包括根据以下公式计算得到所述FMCW激光雷达与所述设定目标之间的距离：
[0035]d＝cTf
iF
/(4BW)
[0036]其中，f
iF
为所述时频数据中的稳定频率；BW为所述发射光信号的调频带宽范围；T为所述发射光信号的调频周期；c为光速；
[0037]在所述设定目标为运动状态的情况下，所述方法还包括根据以下公式计算得到所述设定目标的运动速度：
[0038]fd＝2vf/c
[0039]其中，fd为根据所述时频数据分析得到的多普勒频率；v为所述设定目标的运动速度；f为激光载频；c为光速。
[0040]第二方面，本专利技术实施例提供一种拍频信号分析装置，包括：
[0041]信号处理模块，用于将待处理信号进行多通道延时、复用处理，得到各通道有延时差、各通道级联的多个拍频信号，将每个通道的拍频信号进行加窗处理；
[0042]信号分析模块，用于针对加窗处理后的每个拍频信号进行FFT运算，得到多个FFT运算结果数据流；基于每个所述FFT运算结果数据流，分析得到每个通道的拍频信号对应的通道结果；将各所述通道结果按照延时时序关系进行处理，得到所述待处理信号的时频数据；
[0043]其中，每个所述FFT运算结果数据流中包含加窗处理后的每个拍频信号的频域幅度实部信号和虚部信号，以及在时序上对应的频率索引值。
[0044]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述实施方式任一项所述的拍频信号分析方法。
[0045]第四方面，本专利技术提供一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种拍频信号分析方法，其特征在于，包括：将待处理信号进行多通道延时、复用处理，得到各通道有延时差、各通道级联的多个拍频信号；将每个通道的拍频信号进行加窗处理；针对加窗处理后的每个拍频信号进行FFT运算，得到多个FFT运算结果数据流；其中，每个所述FFT运算结果数据流中包含加窗处理后的每个拍频信号的频域幅度实部信号和虚部信号，以及在时序上对应的频率索引值；基于每个所述FFT运算结果数据流，分析得到每个通道的拍频信号对应的通道结果；将各所述通道结果按照延时时序关系进行处理，得到所述待处理信号的时频数据。2.根据权利要求1所述的拍频信号分析方法，其特征在于，所述方法还包括获得所述待处理信号的步骤，该步骤包括：获得FMCW激光雷达的发射光信号与反射光信号进行相干拍频所产生的拍频信号；其中，所述发射光信号为所述FMCW激光雷达发射的调频连续波激光信号，所述反射光信号为所述FMCW激光雷达接收到的、调频连续波激光到达设定目标后反射的光信号；将所述拍频信号进行模数转换得到的中频数字信号作为待处理信号。3.根据权利要求1或2所述的拍频信号分析方法，其特征在于，所述将待处理信号进行多通道延时、复用处理，得到各通道有延时差、各通道级联的多个拍频信号的步骤，包括：将所述待处理信号输入FPGA，基于所述FPGA内多路并行的双口Block RAM，输出各通道具有步进的时序延时差、各通道并行的多个拍频信号；其中，所述双口Block RAM的两个端口设置有不同的操作地址，基于不同操作地址使得两个端口的输出具有指定的延时差。4.根据权利要求3所述的拍频信号分析方法，其特征在于，所述将每个通道的拍频信号进行加窗处理的步骤，包括：生成汉明窗的数据序列；将所述数据序列的数据位宽调整为指定位宽后，作为所述FPGA内ROM的初始化文件；在所述FPGA中对所述ROM进行循环读取，将所述ROM的输出数据作为汉明窗数据流；将各所述汉明窗数据流与各通道的所述拍频信号相乘，得到加窗后的每个通道的拍频信号。5.根据权利要求4所述的拍频信号分析方法，其特征在于，所述针对加窗处理后的每个拍频信号进行FFT运算，得到多个FFT运算结果数据流的步骤，包括：针对加窗处理后的每个通道的拍频信号，基于所述FPGA中相应通道添加的乘法器，分别计算该拍频信号的频域幅度实部信号的平方和虚部信号的平方；将所述实部信号的平方和虚部信号的平方相加，得到加窗处理后的每个通道的拍频信号的频域幅度的模值平方值；所述基于每个所述FFT运算结果数据流，分析得到每个通道的拍频信号对应的通道结果的步骤，包括：对各所述模值平方值进行峰值检测，得到各所述通道对应的频域幅度最大值和频率索引最大值；所述将各所述通道结...
【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，李鲲，
申请(专利权)人：深圳北醒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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