本申請涉及激光測距的，特別是涉及一種信號校正方法、裝置及測距系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前，基于電流注入的掃頻相干測距雷達(dá)因其自身非接觸式測量、調(diào)制帶寬大、掃頻速度快、抗電磁干擾等特點，被廣泛應(yīng)用于無人駕駛、高精度裝配、航天測繪等多個領(lǐng)域。掃頻相干測距的原理為，光源被注入的電流信號調(diào)制輸出掃頻調(diào)制的光信號，調(diào)制光信號用于探測待測物，通過接收待測物反射的信號進(jìn)而生成干涉拍頻信號，對干涉拍頻信號進(jìn)行解析即可確定與待測物的距離。

2、掃頻相干測距方式的測距精度與光信號的掃頻線性度相關(guān)，由于光源輸出的調(diào)制光信號和注入光源的電流信號之間并非線性關(guān)系，且實際使用測距系統(tǒng)測試時，電路噪聲和元器件的溫度變化同樣會導(dǎo)致非線性，這就會導(dǎo)致得到的干涉拍頻信號的頻譜發(fā)生不同程度的展寬，從而會影響測距精度。在相關(guān)技術(shù)中，常采用黑盒迭代的方式來得到用注入光源的電流信號，但是黑盒迭代的方式并不關(guān)注輸入和輸出之間的關(guān)系，因而需要經(jīng)過的迭代次數(shù)較多，耗時較長。

3、因此，在使用測距系統(tǒng)進(jìn)行測距時，如何高效地確定能夠使得光源產(chǎn)生目標(biāo)光信號的目標(biāo)驅(qū)動信號，是一個亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠高效地確定能夠使得光源產(chǎn)生目標(biāo)驅(qū)動信號的輸入電流信號的信號校正方法、裝置及測距系統(tǒng)。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N信號校正方法，所述方法由測距系統(tǒng)的處理單元執(zhí)行，所述方法包括：

3、在當(dāng)前輪次中，輸出驅(qū)動信號至光源單元，以使得所述光源單元被所述驅(qū)動信號進(jìn)行頻率調(diào)制而產(chǎn)生調(diào)制光信號，在第一輪次中所述驅(qū)動信號為標(biāo)準(zhǔn)三角波電壓或類鋸齒波電壓；

4、確定所述調(diào)制光信號的時頻分布，并確定時頻分布的掃頻非線性度，并基于所述時頻分布與所述驅(qū)動信號，確定所述光源單元的輸出與輸入的當(dāng)前映射關(guān)系；

5、若所述非線性度大于或等于預(yù)設(shè)閾值，則基于所述光源單元的輸出與輸入的當(dāng)前映射關(guān)系確定預(yù)失真輸入信號，并基于所述預(yù)失真輸入信號更新所述驅(qū)動信號，執(zhí)行下一輪次迭代；

6、若所述非線性度小于預(yù)設(shè)閾值，則將當(dāng)前輪次中的所述驅(qū)動信號作為目標(biāo)驅(qū)動信號，所述目標(biāo)驅(qū)動信號用于輸入所述測距系統(tǒng)中的光源單元進(jìn)行測距。

7、在其中一個實施例中，所述驅(qū)動信號包括n個輸入點，任一所述輸入點包括電流及對應(yīng)的時刻，所述時頻分布包括n個輸出點，任一所述輸出點包括頻率和對應(yīng)的時刻；所述基于所述時頻分布與所述驅(qū)動信號，確定所述光源單元的輸出與輸入的當(dāng)前映射關(guān)系，包括：

8、基于所述n個輸入點和所述n個輸出點進(jìn)行擬合，確定所述光源單元的輸出與輸入的當(dāng)前映射關(guān)系。

9、在其中一個實施例中，所述確定時頻分布的掃頻非線性度，包括：

10、根據(jù)所述時頻分布以及理想時頻分布，確定時頻分布的掃頻非線性度，所述理想時頻分布是基于所述時頻分布的線性擬合得到的。

11、第二方面，本申請還提供了一種信號校正裝置，所述裝置包括驅(qū)動信號輸出模塊、時頻分布確定模塊、迭代控制模塊以及目標(biāo)驅(qū)動信號確定模塊，其中：

12、驅(qū)動信號輸出模塊，用于在當(dāng)前輪次中，輸出驅(qū)動信號至光源單元，以使得所述光源單元被所述驅(qū)動信號進(jìn)行頻率調(diào)制而產(chǎn)生調(diào)制光信號，在第一輪次中所述驅(qū)動信號為標(biāo)準(zhǔn)三角波電壓或類鋸齒波電壓；

13、時頻分布確定模塊，用于確定所述調(diào)制光信號的時頻分布，并確定時頻分布的掃頻非線性度，并基于所述時頻分布與所述驅(qū)動信號，確定所述光源單元的輸出與輸入的當(dāng)前映射關(guān)系；

14、迭代控制模塊，若所述非線性度大于或等于預(yù)設(shè)閾值，則用于基于所述光源單元的輸出與輸入的當(dāng)前映射關(guān)系確定預(yù)失真輸入信號，并基于所述預(yù)失真輸入信號更新所述驅(qū)動信號，執(zhí)行下一輪次迭代；

15、目標(biāo)驅(qū)動信號確定模塊，若所述非線性度小于預(yù)設(shè)閾值，則用于將當(dāng)前輪次中的所述驅(qū)動信號作為目標(biāo)驅(qū)動信號，所述目標(biāo)驅(qū)動信號用于輸入所述測距系統(tǒng)中的光源單元進(jìn)行測距。

16、第三方面，本申請還提供一種測距系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括光源單元、監(jiān)測單元以及處理單元，其中：

17、所述光源單元能夠被輸入的驅(qū)動信號調(diào)制而輸出調(diào)制光信號；

18、所述監(jiān)測單元連接于所述光源單元的輸出端，能夠采集所述調(diào)制光信號；

19、所述處理單元連接于所述監(jiān)測單元的輸出端，所述處理單元的輸出端連接于所述光源單元的輸入端，所述處理單元執(zhí)行如上述第一方面所述的信號校正方法。

20、在其中一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括測量單元，其中：

21、所述測量單元的輸入端連接于所述光源單元的輸出端，所述測量單元的輸出端連接于所述處理單元的輸入端；

22、所述測量單元能夠?qū)⑺稣{(diào)制光信號輸出至待測物，并獲取所述待測物反射的反射信號，并基于所述反射信號和所述調(diào)制光信號生成包含待測物距離信息的拍頻信號；

23、所述處理單元能夠接收所述拍頻信號并進(jìn)行解析，得到距離信息。

24、在其中一個實施例中，所述監(jiān)測單元對所述調(diào)制光信號進(jìn)行預(yù)處理，得到時頻分布，所述預(yù)處理包括低通濾波、希爾伯特變換以及相位解包裹。

25、在其中一個實施例中，所述測量單元將所述調(diào)制光信號和所述反射信號進(jìn)行耦合處理，得到拍頻信號。

26、在其中一個實施例中，所述光源單元的輸出端連接有分束裝置，其中：

27、所述分束裝置包括隔離器和第一耦合器；所述光源單元輸出的調(diào)制光信號經(jīng)所述隔離器進(jìn)行隔離，隔離后的調(diào)制光信號經(jīng)所述第一耦合器被分為兩路信號，其中一路調(diào)制光信號輸入測量單元，另一路調(diào)制光信號輸入監(jiān)測單元。

28、在其中一個實施例中，所述監(jiān)測單元包括干涉儀、探測器以及濾波器，其中：

29、調(diào)制光信號經(jīng)過所述干涉儀進(jìn)行干涉產(chǎn)生干涉拍頻信號；所述探測器將干涉拍頻信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化得到電學(xué)拍頻信號，電學(xué)拍頻信號被所述濾波器進(jìn)行濾波后輸出至處理單元。

30、上述信號校正方法、裝置及測距系統(tǒng)，基于用戶實際需求的目標(biāo)時頻分布對應(yīng)的理論驅(qū)動信號作為第一輪次中的驅(qū)動信號輸入光源單元進(jìn)行迭代，在每次迭代過程中，均確定光源單元的輸出與輸入的實際映射關(guān)系以及實際輸出的調(diào)制光信號的時頻分布的非線性度，進(jìn)而通過逆向思維再確定出光源單元在當(dāng)前實際輸出的調(diào)制光信號對應(yīng)的理論驅(qū)動信號，也即確定的預(yù)失真信號，進(jìn)而將預(yù)失真信號作為下一輪次迭代的驅(qū)動信號進(jìn)行迭代。也即本申請的方案是不斷基于光源單元的實際輸出和理論輸入之間的關(guān)系進(jìn)行迭代，通過計算不同輸入下產(chǎn)生的調(diào)制光信號的時頻分布確定輸入輸出關(guān)系，從而可以高效地得到能夠使得光源產(chǎn)生目標(biāo)驅(qū)動信號的輸入電流信號；將得到的電流信號作為驅(qū)動信號輸出測距系統(tǒng)的光源單元使得光源單元產(chǎn)生目標(biāo)光信號，即可進(jìn)行較高精度的測距。

技術(shù)特征：

1.一種信號校正方法，其特征在于，所述方法由測距系統(tǒng)的處理單元執(zhí)行，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述驅(qū)動信號包括n個輸入點，任一所述輸入點包括電流幅值及對應(yīng)的時刻，所述時頻分布包括n個輸出點，任一所述輸出點包括光源單元輸出調(diào)制光信號的光頻率的偏移量和對應(yīng)的時刻；基于所述時頻分布與所述驅(qū)動信號，確定所述光源單元的輸出與輸入的當(dāng)前映射關(guān)系，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定時頻分布的掃頻非線性度，包括：

4.一種信號校正裝置，其特征在于，所述裝置包括驅(qū)動信號輸出模塊、時頻分布確定模塊、迭代控制模塊以及目標(biāo)驅(qū)動信號確定模塊，其中：

5.一種測距系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括光源單元(1)、監(jiān)測單元(2)以及處理單元(3)，其中：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括測量單元(4)，其中：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)測單元(2)對所述調(diào)制光信號進(jìn)行預(yù)處理，得到時頻分布，所述預(yù)處理包括低通濾波、希爾伯特變換以及相位解包裹。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量單元(4)將所述調(diào)制光信號和所述反射信號進(jìn)行耦合處理，得到拍頻信號。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源單元(1)的輸出端連接有分束裝置(5)，其中：

10.根據(jù)權(quán)利要求6或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測單元(2)包括干涉儀、探測器以及濾波器，其中：

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及激光測距的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種信號校正方法、裝置及測距系統(tǒng)。方法包括：在當(dāng)前輪次輸出驅(qū)動信號至光源單元，使得光源單元被驅(qū)動信號進(jìn)行頻率調(diào)制產(chǎn)生調(diào)制光信號，第一輪次中驅(qū)動信號為標(biāo)準(zhǔn)三角波或鋸齒波電壓；確定調(diào)制光信號的時頻分布，并確定時頻分布的掃頻非線性度，并基于時頻分布與驅(qū)動信號，確定光源單元的輸出與輸入的當(dāng)前映射關(guān)系；若非線性度大于或等于預(yù)設(shè)閾值，則確定預(yù)失真輸入信號，基于預(yù)失真輸入信號更新驅(qū)動信號執(zhí)行下一輪次迭代；若非線性度小于預(yù)設(shè)閾值，則將當(dāng)前輪次中的驅(qū)動信號輸入測距系統(tǒng)中的光源單元進(jìn)行測距。本申請能夠高效地確定使得光源產(chǎn)生目標(biāo)光信號的目標(biāo)驅(qū)動信號，從而保證測距的精度。

技術(shù)研發(fā)人員：談宜東,林晨嘯,王一帆,王煜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6