[发明专利]一种利用相干探测激光测速测距的方法及装置

权利要求书

1.一种利用相干探测激光测速测距的方法，其特征在于，包括：

采用调制信号对激光源发出的激光进行频率调制得到调频信号，所述调制信号的每个周期分为两个阶段，其中第一阶段对所述激光进行恒定频率调制，第二阶段对所述激光进行正弦波或三角波调制；

将所述调频信号分为两路，一路照射到目标物体并反射回波信号，另一路作为本振光与所述回波信号进行混频后得到混频信号；

将混频信号进行光电转换后得到混频电信号，基于所述混频电信号每个周期第一阶段的频率信息解算出目标物体的速度，基于所述混频电信号每个周期第二阶段的频率信息解算出激光源距离目标物体的距离。

2.根据权利要求1所述的利用相干探测激光测速测距的方法，其特征在于，所述混频电信号每个周期第一阶段和第二阶段的频率信息的获取过程，包括：

对经过光电转换后得到的混频电信号依次经过信号放大、带通滤波、以及快速傅里叶变换后得到混频电信号的频率；

基于混频电信号的频率分别确定所述混频电信号每个周期内第一阶段和第二阶段的频率平均值。

3.根据权利要求1所述的利用相干探测激光测速测距的方法，其特征在于，所述混频电信号每个周期第一阶段和第二阶段的频率信息的获取过程，包括：

对经过光电转换后得到的混频电信号依次经过信号放大、带通滤波、以及快速傅里叶变换后得到混频电信号的频谱能量与频率的对应关系；

基于频谱能量与频率的对应关系，分别滤除所述混频电信号每个周期内第一阶段和第二阶段中频谱能量低于设定阈值的噪声点频率，然后分别确定滤除了噪声点频率的所述混频电信号每个周期内第一阶段和第二阶段的频率平均值。

4.根据权利要求2或3所述的利用相干探测激光测速测距的方法，其特征在于，所述带通滤波的滤波范围根据多普勒效应由目标物体的速度范围确定；所述信号放大的倍数由光电转换的接收灵敏度确定。

5.根据权利要求2或3所述的利用相干探测激光测速测距的方法，其特征在于，所述基于所述混频电信号每个周期第一阶段的频率信息解算出目标物体的速度，具体包括：

将所述滤除了噪声点频率的所述混频电信号每个周期第一阶段的频率平均值、激光波长、以及激光波束方向与目标物体运动方向的夹角带入多普勒效应公式，计算得出目标物体的速度；

所述基于所述混频电信号每个周期第二阶段的频率信息解算出激光源距离目标物体的距离，具体包括：

设激光源距离目标物体的距离为R，则R的计算公式如下：

R=c4Δf×f2fm]]>

其中，c为光速，f₂为滤除了噪声点频率的所述混频电信号每个周期第二阶段的频率平均值，f_m为调制信号的频率，Δf为调制信号的最大频偏。

6.一种利用相干探测激光测速测距的装置，其特征在于，包括：

调制模块，用于采用调制信号对激光源发出的激光进行频率调制得到调频信号，所述调制信号的每个周期分为两个阶段，其中第一阶段对所述激光进行恒定频率调制，第二阶段对所述激光进行正弦波或三角波调制；

分光模块，用于将所述调频信号分为两路；

探测混频模块，用于将分光模块分出的一路调频信号照射到目标物体并反射回波信号，将另一路作为本振光与所述回波信号进行混频后得到混频信号；

光电转换模块，用于将混频信号进行光电转换后得到混频电信号；

解算模块，用于基于所述混频电信号每个周期第一阶段的频率信息解算出目标物体的速度，基于所述混频电信号每个周期第二阶段的频率信息解算出激光源距离目标物体的距离。