【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利属于雷达探测领域，特别是涉及一种基于fmcw激光雷达的抗混叠测距测速方法及装置。
技术介绍
1、自从上世纪60年代以来，激光雷达(laser detection and ranging,lidar)技术已经存在。科学技术的进步使得激光雷达得到越来越多的重视，在如今的智能化时代，目标的精确定位与状态监测在无人驾驶、智能机器人、航空航天、智能制造、地理地貌勘测等领域都至关重要，例如智能机器人的运动状态，传统探测技术已难以检测，而且在航天器、船舶工业、高精度机械装置的方面，其尺寸、振动状态的测量精度要求甚至已经达到微米级别，但目前常用的视觉测距、大型三坐标测量机、微波测距等测量技术在精度、环境适应性等方面各有不足，由于激光本身的单色性、准直性、相干性、能量汇聚性，激光技术迄今为止还是公认的高精度、高灵敏度探测技术方案，其可进行距离、速度的直接测量，且其在高时效性、远距离测量等方面有着绝对的优势。
2、激光雷达技术中，以测量方式为依据，可分为tof和fmcw两类，虽然tof激光系统结构简单，但是其测量过程中存在盲区，且需要高质量的脉冲激光以及高精度的计时器；而fmcw激光雷达系统可以避免测量盲区，且由于其外差探测技术，其不仅可以克服其他信号干扰，而且还可以降低对激光器功率的要求，实现对物体位置、运动信息的实时高精度测量，因此其在三维成像、遥感、自动驾驶等领域得到了广泛的应用。
3、在fmcw激光雷达系统中，其核心是依托于激光器输出线性调频光进行探测，回波信号与本振信号进行外差干涉，从干涉后拍频信号中
4、本系统与方案的提出可极大提高fmcw激光雷达性能，可以克服实际距离限制速度测量上限的问题，并且可以有效辨别目标的运动方向，为近距离高速测量打下基础，尤其在当代智能机械化时代，对高性能机械设备的高速运动状态测量有重大意义。
技术实现思路
1、主旨在于解决现有fmcw激光雷达技术中测距测速方法中无法分辨负频率而导致频谱混叠，从而导致测量模糊的问题，以及无法实现目标运动方向辨别的问题。
2、为了实现上述目的本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种基于fmcw激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，包括与fpga信号控制模块连接的测量激光发射模块和校正激光发射模块，测量激光发射模块和校正激光发射模块的输出端连接混合激光发射接收模块；
4、fpga信号控制模块，包括：
5、fpga主板、数模转换器dac、模数转换器adc，利用fpga产生高精度控制信号，通过dac输出信号至激光器电流驱动器与温度控制器，并接收激光器电流驱动器与温度控制器的实时反馈信号；
6、测量激光发射模块，包括：
7、激光器电流驱动器1、激光器温度控制器1、主激光器、光隔离器1、光衰减器1，激光器电流驱动器1和激光器温度控制器1连接主激光器，主激光器输出线性三角光依次连接至光隔离器1、光衰减器1；
8、校正激光发射模块，包括：
9、激光器电流驱动器2、激光器温度控制器2、从激光器、光隔离器2、光衰减器2，激光器电流驱动器2和激光器温度控制器2连接从激光器，从激光器输出线性锯齿光依次连接至光隔离器2、光衰减器2；
10、混合激光发射接收模块，包括：
11、依次连接的光耦合器1、光放大器、光隔离器3、测量干涉仪、准直器，测量干涉仪还连接有光电探测器；
12、测量激光发射模块和校正激光发射模块输出光共同连接至光耦合器1，扫频激光进入光准直器以发射，经过目标反射后再返回光准直器以接收，再经过测量干涉仪输出至光电探测器。
13、上述技术方案中，所述fpga信号控制模块包括：
14、fpga主板：产生高精度线性调频光控制信号；
15、数模转换器dac：连接fpga主板，输出控制信号至测量激光发射模块和校正激光发射模块；
16、模数转换器adc：连接fpga主板，接收测量激光发射模块和校正激光发射模块中的实时电流信息与温度信息。
17、上述技术方案中，所述测量激光发射模块中，
18、主激光器，为vscel或者dfb激光器中的一种，扫频带宽超过200ghz；
19、激光器电流驱动器1，电流调制速率可达1mhz；
20、激光器温度控制器1，温控精度可达0.001℃。
21、上述技术方案中，所述校正激光发射模块中，
22、从激光器，为vscel或者dfb激光器中的一种，扫频带宽超过50ghz；
23、激光器电流驱动器2，电流调制速率可达1mhz；
24、激光器温度控制器2，温控精度可达0.001℃。
25、上述技术方案中，所述混合激光发射接收模块中，
26、测量干涉仪：由两个1:1光耦合器和一个环形器组成，其内部两臂光纤长度相同，两个1:1光耦合器分别为光耦合器2和光耦合器3。
27、本专利技术还公开了一种基于fmcw激光雷达的抗混叠测距测速方法，步骤如下：
28、步骤1：首先fpga信号控制模块通过数模转换器dac输出控制信号，输出调频三角波控制信号至激光器电流驱动器1，输出调频锯齿波控制信号至激光器电流驱动器2；并将激光器温度控制器1和激光器温度控制器2的初始温度设置为25℃；
29、步骤2：在激光器电流驱动器1和激光器温度控制器1控制下，主激光器产生线性调频三角波，经过光隔离器1和光衰减器1，并利用光衰减器1调节功率，保证主激光器输出光功率为从激光器输出光功率5倍；
30、步骤3：在激光器电流驱动器2和激光器温度控制器2控制下，从激光器产生线性调频锯齿波，经过光隔离器2和光衰减器2，并利用光衰减器2调节功率，保证主激光器输出光功率为从激光器输出光功率5倍；
31、步骤4：线性调频三角波与线性调频锯齿波通过1:1光耦合器1混合，依次连接光放大器和光隔离器3，然后连接至测量干涉仪，测量干涉仪有两个输出端口，其中一个输出端口连接准直器，光从准直器发射，经过位移平台上物体反射后再进入测量干涉仪，回波信号与本振信号干涉后形成拍频信号由测量干涉仪第二输出端口输出至光电探测器，并由信号处理单元分析接收到的信号，该信号中包含物体位置与运动信息，对其进行解算得到距离与速度信息。...
【技术保护点】
1.一种基于FMCW激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，包括与FPGA信号控制模块连接的测量激光发射模块和校正激光发射模块，测量激光发射模块和校正激光发射模块的输出端连接混合激光发射接收模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于FMCW激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，所述FPGA信号控制模块包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于FMCW激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，所述测量激光发射模块中，
4.根据权利要求1所述的一种基于FMCW激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，所述校正激光发射模块中，
5.根据权利要求1所述的一种基于FMCW激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，所述混合激光发射接收模块中，
6.一种基于FMCW激光雷达的抗混叠测距测速方法，其特征在于，步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于FMCW激光雷达的抗混叠测距测速方法，其特征在于，抗混叠测距测速包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于FMCW激光雷达的抗混叠测距测速方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种基于fmcw激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，包括与fpga信号控制模块连接的测量激光发射模块和校正激光发射模块，测量激光发射模块和校正激光发射模块的输出端连接混合激光发射接收模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于fmcw激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，所述fpga信号控制模块包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于fmcw激光雷达的抗混叠测距测速装置，其特征在于，所述测量激光发射模块中，
4.根据权利要求1所述的一种基于fmcw...
【专利技术属性】
技术研发人员：王卓然，侯春雨，袁国慧，徐世昌，张盼松，赵浩浩，王智柯，潘一帆，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院衢州，
类型：发明
国别省市：
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