基于高阶线性预测-最小均方误差的FSI动态测距方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高阶线性预测

【技术实现步骤摘要】
基于高阶线性预测
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最小均方误差的FSI动态测距方法


[0001]本专利技术属于激光精密测量
，进一步涉及一种基于高阶线性预测
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最小均方误差的光频扫描干涉FSI(Frequency Scanning Interferometry)动态测距方法，用于对测距中的干涉信号频率实现动态跟踪测算。

技术介绍

[0002]当前，以激光精密测距为代表的精密测量已然成为了科学技术发展和工程实践应用的重要技术支撑，诸如空间卫星编队、空间引力波探测、超大型设备自动化装配、无人驾驶等热门研究领域及重大工程均对激光精密测距展现出了迫切的技术需求。在众多的测距技术手段中，光频扫描干涉测距作为一种非接触式、可断光、高精度的测距技术已经在科研项目和工程中得到了实际的应用。当前，随着科学技术的不断进步，人们对激光测距性能的要求并非是单一的高精度，除此之外，还要求具备距离测量的实时性和动态测量能力。测距性能的提升对测量系统的硬件和测量算法均提出了严峻的考验，硬件性能的改善能够实现测距性能在一定程度上的提升，可与此同时也增加了测量系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高阶线性预测与最小均方误差的FSI动态测距方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用可调谐外腔半导体激光器ECDL、准直器、分光棱镜、法布里
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珀罗FP标准具、光电探测器以及迈克尔逊干涉光路搭建光频扫描干涉FSI测距系统，并在所述系统中配备数据采集装置；(2)通过FSI测距系统的可调谐外腔半导体激光器ECDL产生频率随时间t变化的调谐光源S并输出至准直器；(3)准直器对调谐光源S准直后，利用分光棱镜将其分为S1和S2两束光，且S1进入法布里
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珀罗FP标准具、S2进入迈克尔逊干涉光路；(4)法布里
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珀罗FP标准具获取S1的透射信号，并使用光电探测器对该透射信号进行探测得到FP信号；迈克尔逊干涉光路中的光电探测器对进入光路后经过分光、反射及汇聚干涉的S2进行探测，得到干涉信号；(5)利用数据采集装置采样步骤(4)中得到的FP信号，并对其进行预处理，得到激光器的线性调频速率β；(6)利用数据采集装置对步骤(4)中得到的干涉信号进行实时采样；(7)对高阶线性预测滤波算法和最小均方误差预测算法LMS进行级联组合，得到LMS
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HOLP滤波算法；(8)数据采集装置将干涉信号的实时采样数据传输给LMS
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HOLP滤波算法进行处理，完成干涉信号频率的实时预测，实现如下：(8.1)高阶线性预测算法利用干涉信号的前M个采样值为LMS
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HOLP滤波算法提供最优初始滤波系数，并将初始最优滤波系数赋予LMS滤波算法；(8.2)将干涉信号的前M项采样值输入到LMS滤波器，得到当前时刻k对应的信号期望值(8.3)利用信号期望值与当前时刻k的实际采样值做差，得到估计误差e
k
，获取该估计误差e
k
的冲激响应的z变换Q(z)，对其求根并寻找最优根，定义最优根得到信号的瞬时相位θ0；(8.4)按照下式求解当前时刻k对应干涉信号频率的最优估计值：(9)根据步骤(5)所得激光器的线性调频速率β与步骤(8.4)所得干涉信号频率的最优估计值利用距离测量公式完成k时刻距离的解算；(10)数据采集装置在下一时刻将干涉信号的前M个采样值传输至LMS
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HOLP滤波算法，完成对当前时刻k对应干涉信号频率的最优估计值的替换，从而完成下一时刻距离的解算；最终得到对每个采样时刻距离值的解算，得到待测距离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中搭建的FSI测距系统，其中：所述可调谐外腔半导体激...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小平，邓忠文，陈文军，刘彦明，张树威，孙海峰，沈利荣，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：