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利用匹配滤波的调频连续波激光测距技术研究 被引量：2
1
作者 张鹏 封治华 +5 位作者 张鹏飞 赵渊明 阮友田 韩文杰 张辉 康朝阳 《激光技术》 北大核心 2025年第1期53-61,共9页
基于差频解算的调频连续波激光测距技术存在测量距离短、易受噪声干扰、受非线性调频影响大的问题。为了在相同机制条件下解决此问题,提出了基于匹配滤波的调频连续波激光测距方法,改进相干探测光路,加入信号反转单元和信号共轭单元,将... 基于差频解算的调频连续波激光测距技术存在测量距离短、易受噪声干扰、受非线性调频影响大的问题。为了在相同机制条件下解决此问题,提出了基于匹配滤波的调频连续波激光测距方法,改进相干探测光路,加入信号反转单元和信号共轭单元,将混频器换成卷积器,同时满足系统响应与发射波形匹配,并进行了相关仿真实验。结果表明,相比差频解算方法,匹配滤波方法可实现两倍于差频解算方法的测距范围,信噪比提高了9.5 dB,在非线性调频误差为19.8 MHz、198 MHz和396 MHz条件下均能得到较高分辨率的距离谱,表现出较好的抵抗非线性调频的能力。此研究可为该领域的科研工作者提供技术指导和新的思路。 展开更多
关键词 激光技术 调频连续波 匹配滤波 激光测距 信噪比 非线性
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多类型调频连续波激光雷达测距原理与仿真分析 被引量：8
2
作者 周国清 黄帅 +1 位作者 张广运 毛登森 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1479-1485,共7页
依据调频连续波激光雷达测距原理,详细阐述了三种不同类型的调频连续波激光测距雷达的基本过程,并对其测距过程进行了推导;搭建了锯齿波、三角波和正弦波三种不同类型激光测距原理验证平台,设计了调制信号产生模块,拍频仿真模块,并测定... 依据调频连续波激光雷达测距原理,详细阐述了三种不同类型的调频连续波激光测距雷达的基本过程,并对其测距过程进行了推导;搭建了锯齿波、三角波和正弦波三种不同类型激光测距原理验证平台,设计了调制信号产生模块,拍频仿真模块,并测定拍频后的频率值;分析了三种类型调频连续波激光雷达的适用条件和范围,为后续系统设计和硬件选型提供了参考依据。 展开更多
关键词 多类型连续波激光测距 拍频 仿真Matlab—Simulink
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利用信号拼接提高调频连续波激光测距系统的分辨力 被引量：23
3
作者 曲兴华 职广涛 +1 位作者 张福民 时光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期40-47,共8页
提出了一种对等频率间隔的采样信号进行拼接来提高调频连续波激光测距系统的测距分辨力的方法。研究了调频连续波激光测距的原理,设计搭建了基于一种双干涉系统的光纤调频连续波激光测距系统。利用辅助干涉系统产生的时钟信号对测量干... 提出了一种对等频率间隔的采样信号进行拼接来提高调频连续波激光测距系统的测距分辨力的方法。研究了调频连续波激光测距的原理,设计搭建了基于一种双干涉系统的光纤调频连续波激光测距系统。利用辅助干涉系统产生的时钟信号对测量干涉系统的信号进行等光频间隔的采样,然后对采样信号进行拼接。使用LabVIEW设计了信号错误检测处理、采样和拼接的信号处理系统。利用该测距系统进行了实验验证,结果显示,将等光频间隔的采样信号进行拼接的方法可以突破激光器扫描范围的限制,减少光源非线性的影响,从而提高系统的测距分辨力。得到结果表明,在测量距离为8.7m时,该系统的测距分辨力可达70μm,30组测量结果的重复性标准差为35μm。 展开更多
关键词 激光测距 调频连续波 采样 信号拼接 空间分辨力
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单激光器复用法提高调频连续波激光测距分辨率 被引量：6
4
作者 时光 王文 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期363-367,共5页
可调谐激光器的调制线性度和调制范围是限制调频连续波激光测距测量分辨率的主要因素.利用单个调制范围较小的可调谐激光器对单个目标进行调频连续波激光测距时,对目标进行多次测量,再将经过等光频间隔采样的信号进行信号融合可以达到... 可调谐激光器的调制线性度和调制范围是限制调频连续波激光测距测量分辨率的主要因素.利用单个调制范围较小的可调谐激光器对单个目标进行调频连续波激光测距时,对目标进行多次测量,再将经过等光频间隔采样的信号进行信号融合可以达到提高测量分辨率的目的.该方法可以有效降低调频连续波激光测距对激光器调制范围的要求,且容易实现、系统组成简单,有利于将调频连续波激光测距引入工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域. 展开更多
关键词 调频连续波激光测距 干涉测量 绝对测距 信号融合
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基于气体池信号拼接的高精度调频连续波激光测距 被引量：2
5
作者 伊灵平 张福民 +1 位作者 曲兴华 李雅婷 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期331-338,共8页
在双光路调频连续波激光测距系统中,辅助光纤的长度标定精度直接影响了系统的测距精度。提出一种基于氰化氢气体池信号拼接的辅助光纤标定方法,通过提高辅助光纤标定精度进而提高系统测距精度。深入研究了基于氰化氢气体池标定方法的原... 在双光路调频连续波激光测距系统中,辅助光纤的长度标定精度直接影响了系统的测距精度。提出一种基于氰化氢气体池信号拼接的辅助光纤标定方法,通过提高辅助光纤标定精度进而提高系统测距精度。深入研究了基于氰化氢气体池标定方法的原理,为减小数据采集系统负担,利用信号拼接的方法进行改进。实验表明,与传统激光干涉仪的光纤标定方法相比,基于气体池拼接的标定方法具有更高的稳定性,同时,在3.8 m测量范围内,采用该标定方法的测距系统与干涉仪标准距离值误差不超过14μm,测量标准差低于17μm。 展开更多
关键词 调频连续波激光测距 光纤标定 氰化氢气体吸收池 重采样
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高精度双干涉光路调频连续波激光绝对测距系统 被引量：9
6
作者 时光 王文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期33-37,共5页
调频连续波激光测距具有无盲区、非接触测量和绝对测距等优点,但是由于可调谐激光器光频率调制非线性对其测量精度的影响,限制了调频连续波激光测距在精密测量领域中的应用。针对调频连续波激光测距中测距精度受到激光器光频率调制非线... 调频连续波激光测距具有无盲区、非接触测量和绝对测距等优点,但是由于可调谐激光器光频率调制非线性对其测量精度的影响,限制了调频连续波激光测距在精密测量领域中的应用。针对调频连续波激光测距中测距精度受到激光器光频率调制非线性的影响,提出了双干涉光路调频连续波激光测距方法,利用两个干涉系统得到的干涉条纹数量的比值计算得到被测目标的距离,消除了激光器光频率调制非线性对测距精度的影响,实现了65μm的测量分辨率和15μm的重复测量精度。该方法无需对激光的波长进行测量,也无需对激光器进行锁频,系统组成简单,在工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域有着广阔的应用前景。 展开更多
关键词 调频连续波激光测距 干涉测量 绝对测距 工业大尺寸测量
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基于相位补偿的调频连续波大长度测距中的色散校正 被引量：3
7
作者 史春钊 张福民 +2 位作者 潘浩 曲兴华 赫明钊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期642-648,共7页
基于调频连续波测距的原理搭建并改进了双光路调频连续波测距系统,在测量光路增加光纤延迟线使测量距离拓展到了65 m.还研究了等光频重采样中色散的影响,推导出了带有色散和光纤延迟线的重采样模型,提出了在调频连续波大长度测距中通过... 基于调频连续波测距的原理搭建并改进了双光路调频连续波测距系统,在测量光路增加光纤延迟线使测量距离拓展到了65 m.还研究了等光频重采样中色散的影响,推导出了带有色散和光纤延迟线的重采样模型,提出了在调频连续波大长度测距中通过频率幅度来调节相位补偿系数的色散校正方法.实验表明,在45~65 m的范围内增加了光纤延迟线并且有效的校正了色散,校正色散后在65. 165 m处测距值与干涉仪测量值最大误差小于500μm,标准差为246μm,频谱分辨力高达123μm,十分接近理论分辨力.文章的研究为调频连续波大尺寸测量提供了可行性的参考. 展开更多
关键词 调频连续波激光测距 干涉测量 相位补偿 重采样
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基于激光调频连续波正反向调谐色散对消方法 被引量：3
8
作者 许新科 龙康 +6 位作者 徐靖翔 赵军 王道档 刘璐 刘维 郭天太 孔明 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期243-247,共5页
为了减小宽带激光调频连续波测量中的色散失配效应,提出了一种外腔可调谐激光器正、反向调谐消除色散失配的方法。当外腔可调谐激光器与光纤光路结合时,系统将产生色散失配效应,表现为目标信号的谱峰展宽和峰值偏移,测距值随调谐带宽增... 为了减小宽带激光调频连续波测量中的色散失配效应,提出了一种外腔可调谐激光器正、反向调谐消除色散失配的方法。当外腔可调谐激光器与光纤光路结合时,系统将产生色散失配效应,表现为目标信号的谱峰展宽和峰值偏移,测距值随调谐带宽增加而变化,导致测量不稳定。为了解决这一问题,研究了外腔可调谐激光器正、反向调谐时的系统色散失配特性,结果表明,在正反向扫频时色散趋势具有对称分布的特点,建立了正反向扫频系统色散失配模型,在此基础上提出通过外腔激光器正、反向调谐实现色散对消。该方法不需要预先标定系统的色散系数,也不需要循环迭代补偿,单次测量即可完成系统色散补偿,从而为提高色散补偿效率提供了一种思路。 展开更多
关键词 光学 激光调频连续波(frequency modulated continuous wave FMCW) 激光测距 色散补偿 外腔可调谐激光器
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基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法 被引量：11
9
作者 包为政 张福民 曲兴华 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-6,共6页
为了解决调频连续波(FMCW)激光器调制非线性导致的测量信号频谱展宽降低激光干涉测距精度的问题,采用一种基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法,进行了理论分析和实验验证,获得了双光路测距系统对不同位置目标信号等光频细分重采样... 为了解决调频连续波(FMCW)激光器调制非线性导致的测量信号频谱展宽降低激光干涉测距精度的问题,采用一种基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法,进行了理论分析和实验验证,获得了双光路测距系统对不同位置目标信号等光频细分重采样后的波形数据,并进行了频谱分析。结果表明,通过等光频细分重采样的方法,使用细分后的时钟信号点对距离大于辅助干涉光路光程差的目标测量信号进行重采样,消除了激光器的调制非线性的影响,并且避免了采样点数不足引起信号失真的问题;在4.3m测量范围内,等光频细分重采样测距系统与激光干涉仪相比最大残余误差不超过±18.46μm,最大测量标准差为23.39μm;该方法使用的辅助干涉光路光程差很短,受环境的影响较小,可以获得稳定的时钟信号,并且可以减少双光路FMCW测距系统的体积与成本。该研究为长距离、高精度调频连续波测量提供了实用参考。 展开更多
关键词 测量与计量 非线性消除 重采样 调频连续波 激光测距
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基于FMCW的10kV配电电缆故障定位及类型识别方法 被引量：23
10
作者 赵书静 龚梁涛 +3 位作者 詹博博 梁聪 王伟 李成榕 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期4452-4462,共11页
为了解决电缆输入阻抗谱法对高阻故障定位距离较短、遮蔽区域大等不足,该文提出一种基于频域反射法的调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)电缆故障定位及类型识别方法。首先,依据FMCW电缆故障定位的原理结合电缆分布... 为了解决电缆输入阻抗谱法对高阻故障定位距离较短、遮蔽区域大等不足,该文提出一种基于频域反射法的调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)电缆故障定位及类型识别方法。首先,依据FMCW电缆故障定位的原理结合电缆分布参数模型进行电缆故障定位仿真,获取电缆的FMCW幅值谱、相位谱。仿真结果表明,幅值谱可用于故障定位,相位谱可用于故障类型识别。根据仿真结果获取不同类型电缆故障(开路、短路、高阻、低阻故障)的相位谱特征。最后,在300m的射频同轴电缆和194m的10k V-XLPE电缆上进行测试,验证所提方法的有效性。实验结果表明,FMCW幅值谱能有效定位电缆的故障;FMCW相位谱的相位特征可以区分开路、短路、高阻、低阻故障。相较于电缆输入阻抗谱法,FMCW方法将高阻故障的检测距离从20 m提高至200m,将输入阻抗法40%的遮蔽区域降至18.2%以内,且对高阻故障的灵敏度从2 kΩ(40Z0)提高至10 kΩ(200Z0)。 展开更多
关键词 调频连续波 同轴电缆 故障定位 类型识别
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