2020106534258调频连续波激光测距差拍信号测频方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN111766597B
(45)授权公告日2022.05.13
(21)申请号202010653425.8(56)对比文件
(22)申请日2020.07.08CN102707275A,2012.10.03
CN104237896A,2014.12.24
(65)同一申请的已公布的文献号CN107783132A,2018.03.09
申请公布号CN111766597ACN101458279A,2009.06.17
(43)申请公布日2020.10.13CN111123286A,2020.05.08
(73)专利权人哈尔滨理工大学CN103064062A,2013.04.24
地址150080黑龙江省哈尔滨市南岗区学WO2017059961A1,2017.04.13
府路52号杜昊辰.调频式激光测距差拍信号欠采样频
率估计系统设计《.中国优秀硕士学位论文全文
(72)发明人盖建新姜志伟数据库》.2019,第11、16、27、28、29页.
(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事审查员唐松柏
务所23109

专利代理师于歌
(51)Int.Cl.
G01S17/36(2006.01)
G01S7/4915(2020.01)权利要求书3页说明书9页附图3页
(54)发明名称
调频连续波激光测距差拍信号测频方法及
装置
(57)摘要
调频连续波激光测距差拍信号测频方法及
装置，涉及调频连续波激光测距技术领域。本发
明是为了解决传统的傅里叶变换无法满足大尺
寸、高精度的测距环境要求的问题。本发明在对
差拍信号进行频域带通滤波来降低噪声干扰；采
用NCOIP核代替传统DDS技术，实时合成参数可

灵活调整的波形序列；将频谱序列H(r)和

存入ROM模块中，用查找ROM表方法代替复杂计
算，降低系统功耗和复杂程度；充分利用FPGA并
行运算处理的特点，在一个扫频周期内，完成上
扫频和下扫频测频的两级流水线信号处理工作。
本发明适用于线性调频连续波激光测距领域，进
行精确检测。
CN111766597B
CN111766597B权利要求书1/3页

1.调频连续波激光测距差拍信号测频方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对调频连续波激光雷达差拍信号进行采样，获得差拍信号采样序列；
步骤二：对差拍信号采样序列进行离散傅里叶变换计算，获得上、下扫频粗测频谱峰值
处对应的频率和频域序列，对上、下扫频频域序列依次进行带通滤波和离散傅里叶逆变换，
获得待细化的上、下扫频时序序列；
步骤三：对待细化的上、下扫频时序序列进行局部抽样细化，获得上、下扫频细测频谱
峰值处对应的频率，完成调频连续波激光测距差拍信号测频；
步骤一中，利用模数转换器对调频连续波激光雷达差拍信号u(t)进行采样，获得差拍

信号采样序列us(n)，

其中，为待测差拍信号频率，fs为模数转换器采样率，A为幅值、n为us(n)的序列号、

δ0为初始相位；
步骤二中获得粗测频谱峰值处对应的频率的具体方法为：

对差拍信号采样序列us(n)进行N点快速离散傅里叶变换，获得频域序列

根据频谱峰值获得峰值谱线序号km，km为上扫频峰值谱线序号km_a或下

扫频峰值谱线序号km_b，

根据峰值谱线序号km计算粗测频谱峰值处对应的频率fm：

步骤三中获得上、下扫频细测频谱峰值处对应的频率的具体方法为：

S31：根据粗测频谱峰值处对应的频率fm获得相应的真实频率区间delta：

其中，

S32：根据真实频率区间delta和细化频率f1分别获得抽样起点和抽样间隔

其中，k为抽样序号；

S33：根据抽样起点抽样间隔相位增量φINC和频率调制增量

φFM并利用NCOIP核产生参数可调的波形序列将该波形序列与待细化的时序序

2
CN111766597B权利要求书2/3页

列相乘，获得

S34：对进行快速离散傅里叶变换，获得

S35：查找ROM表读取的频谱序列H(r)，将H(r)和进行复数乘法运算

获得上述ROM表中包括已经预设好的h(n)的频谱序列H(r)和序列

S36：对做离散傅里叶逆变换获得将与相乘获得局部抽样序

列计算局部抽样序列中频谱峰值处对应的谱线序号根据计算获

得细测频谱峰值处对应的频率

2.根据权利要求1所述的调频连续波激光测距差拍信号测频方法，其特征在于，对频域
序列进行带通滤波的方法为：

保留和使剩余的频域值均为0，获得滤波后的频域序

列

对上述滤波后的频域序列进行离散傅里叶逆变换，获得待细化的时序序列
3.根据权利要求1所述的调频连续波激光测距差拍信号测频方法，其特征在于，S33中，
相位增量表达式为：

其中，P为NCOIP核内部相位累加器的