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申请/专利权人：广州市星飞达电子科技有限公司

摘要：本发明公开了一种用于中远程测距的激光脉冲连续测距方法及系统，具体涉及激光测距技术领域，包括目标确定模块、信号预收集模块、信号预处理模块、数据分析模块、频率调制模块、运算模块，以及检测模块，本发明使用激光发射器发出激光脉冲信号，并通过接收器接收待测目标物体的反射信号，对待测目标物体的反射信号进行数据分析，并通过数模转换将电信号转化为数字信号，通过数学模型对数字信号进行解析，计算出待测目标物体与激光脉冲发射器之间的距离，从而实现精准的测距，可以在短时间内完成测量任务，这对于需要快速实时测量的应用非常重要，具有重要的意义。

主权项：1.一种用于中远程测距的激光脉冲连续测距系统，其特征在于，包括：目标确定模块：通过图像识别与处理选定目标物体，并将待测目标物体存储到数据库中；信号预收集模块：包括信号发射单元和信号回收单元；所述信号发射单元：从数据库中提取待测目标物体，并按照相同频率对待测目标物体发射连续激光脉冲信号；所述信号回收单元：用于接收由待测目标物体反射回来的连续激光脉冲信号，并存储到数据库中；信号预处理模块：提取数据库中存储的待测目标物体反射信号，对待测目标物体反射信号进行预处理，并发送到数据分析模块；数据分析模块：通过数学模型对周围环境的温度、湿度、大气压强、空气中各类气体的浓度，以及激光脉冲的波长进行分析，得出大气折射系数；频率调制模块：接收经过预处理的目标反射信号，根据大气折射系数对目标反射信号进行实时频率调制，并将调制后的目标反射信号发送到运算模块；根据大气折射率对目标反射信号进行实时频率调制，具体包括：目标物体反射信号在经过大气的折射之后到达激光脉冲发射器周围的信号接收板上，形成新的离散时间序列数据{β*aim，β*aim+1，……，β*aim+n}，将离散时间序列数据转换为复信号表示，即每个时间点的信号值由实部和虚部组成的复数形式，将复信号表示为st，则st＝lt+dQt，其中lt为实部，Qt为虚部，d表示为虚数单位，d2＝-1，定义一个复数控制信号ct，用于控制频率调制，将控制信号ct与接收到的激光信号进行复数乘法得到调制后的信号γt＝ct*st；对调制后的信号γt进行分析，具体包括：将调制后的信号γt采样并获得离散时间序列数据，表示为复数序列形式{γ[r]}，其中r表示为离散时间点，计算权重系数{Wka}，则{Wka}＝ej2πdkaNa，其中ka表示为频域的离散频率点，e为自然对数的底数，Na表示为Na个频率点数量，d为虚数单位，ej2πdkaNa为离散旋转因子，通过离散变换得到频域表示的复数序列{MKb}，则{MKb}＝∑{γ[r]}*{Wka*na}；na∈[0，Na-1]，则{MKb}为输出的复离散时间序列数据，通过数模转换将数据转换为模拟信号形式，即为调制后的激光信号；运算模块：将调制后的目标反射信号与参考信号进行对比，得出目标反射信号的频率差信号，并发送到检测模块；将调制后的目标反射信号与参考信号进行对比，得出目标反射信号的频率差信号，具体包括：将调制后的激光信号表示为时域复数形式，记为mt＝It+jQt，其中It和Qt分别表示调制信号的实部和虚部，将参考信号表示为时域复数形式，记为rt＝Ret+jImt，其中Ret和Imt分别表示参考信号的实部和虚部，对实部和虚部分别进行相乘运算，得到相乘后的时域信号，xt＝It*Ret-Qt*Imt，yt＝It*Imt+Qt*Ret，将乘积信号表示为复数形式，即xt+jyt，其中xt为实部，yt为虚部，j为虚数单位，确定乘积信号的离散采样点数Nb，应用离散变换公式对乘积信号进行转换，其中kp表示为频率索引，nt表示为时间索引，ej2πkpNb-1Nb为乘积信号的离散旋转因子，根据计算得到的Xkp，Ykp，可以得到乘积信号在频域上的完整表示，则频域信号表示为Xkp+jYkp；对频域信号进行频域移位，具体包括：构造一个复指数其中f0表示为频域移位量，将频域信号与频域位移函数进行点乘，则Ykw表示为进行频域移位后的频域信号，通过数学模型进行转换，即其中kp表示为频率索引，kp∈[0，Nb-1]，nt表示为时间索引，ej2πkpntNb为进行频域移位后的频域信号的离散旋转因子，ynt表示为变换后的时域信号，即频率差信号；检测模块：对目标反射信号的频率差信号进行检测和解调，获取到待测目标物体的距离，并存储至数据库中；将频率差信号转化为数字信号，并通过数学模型计算出待测目标物体的距离，具体包括：通过解调算法对ynt进行解调，将频率差信号转化为数字信号，则ynt＝Ykf；其中kf表示为频率分量的索引，根据Ykf计算信号的幅度谱Akf和相位谱则Akf＝|Ykf|，其中|Ykf|表示为Ykf的模值，argYkf表示为Ykf的幅角，定义一个频率选择函数Hkf，用于选择希望估计相位的频率范围，Hkf是一个二进制函数，其取值为1表示选择该频率分量进行相位估计，取值为0表示不选择，将Akf和|Ykf|分别代入公式其中θ表示为相位估计参数，nc为时域采样点索引，表示为数字信号Ykf的相位，从数据库中提取初始数字信号的相位，记为将和代入公式计算出待测目标物体的距离l，则其中C表示为激光信号的传播速度，f表示为频率。

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