[发明专利]基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距方法

说明书

基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距方法,涉及扫频干涉测量(FSI)测量、FMCW激光雷达等技术领域,针对现有方法不能提供准确的重采样序列，扫频非线性消除不彻底、导致扫频干涉测量精度下降的问题，本申请用于消除由于扫频激光器的扫频非线性产生的频谱展宽效应，可有效提高测量频谱半高全宽的优良性质。尤其是对于测量极限距离时，相比于取近零点作为采样点，误差更小。同时，相似插值算法因使用矩阵乘法在信号处理速度上有所加快。该发明确保了绝对距离测量系统在进行远距离测量时测量结果的高精度、高实时性处理。

技术领域

本发明涉及扫频干涉测量(FSI)测量、FMCW激光雷达等技术领域，具体为一种基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距系统及方法。

背景技术

扫频干涉测量具有发射功率低、无测距模糊、无需导轨配合与可应用于合作目标测量以及可实现高分辨率测量等优点，因而在高精度绝对距离测量领域中得到了广泛应用，如调频连续激光雷达、光学频率计、光学相干断层扫描等领域。其基本原理是利用发射的测量光信号与被测目标反射的扫频测量光信号之间形成固定频差来确定目标的绝对距离，依靠容易处理的信号频域特征来反映目标的绝对距离参数。高线性的宽带扫频测量光可以得到很高的距离分辨率与测量精度，但目前市场中的线性调谐激光器并不能满足高线性化的线性扫频这一条件，非线性扫频给信号频域特征分析带来困难，非单一频率拍频信号不仅会降低距离分辨率同时也极大的降低了测量精度。现有方法是采用辅助干涉仪对扫频光信号进行采样，通过提取辅助干涉仪信号过零点，组成采样序列对测量干涉仪信号进行采集。但是由于辅助干涉仪信号过零点并不一定位于辅助干涉仪信号采样中，导致重采样序列不能准确确定，扫频非线性不能完全消除，使得扫频干涉测量的精度下降，为此本发明对此问题采取了相应方法进行解决。

发明内容

本发明的目的是：针对现有方法不能提供准确的重采样序列，扫频非线性消除不彻底、导致扫频干涉测量精度下降的问题，提出一种基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距方法。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距方法，所述方法利用扫频非线性矫正装置实现；

所述扫频非线性矫正装置包括：测量干涉仪、辅助干涉仪和采集卡；

所述测量干涉仪包括PBS、聚焦光学系统、1/4波片和平衡探测器；

所述辅助干涉仪包括两个3dB光纤耦合器；

扫频激光由分光比为95：5的光纤耦合器分光后，得到95％的扫频光和5％扫频光，95％的扫频光经过分光比为99：1的光纤耦合器分为测量干涉仪的测量光与测量干涉仪的参考光，测量干涉仪的测量光依次经过PBS、聚焦光学系统和1/4波片后出射，经测量目标反射后原路返回与测量干涉仪的参考光在平衡探测器的探测平面上混频得到测量干涉仪拍频信号，即测量干涉仪光信号；

5％扫频光通过3dB光纤耦合器将扫频光分为50：50的辅助干涉仪的测量光与辅助干涉仪的参考光，然后再通过3dB光纤耦合器将辅助干涉仪的测量光与辅助干涉仪的参考光合束，并在平衡探测器上混频得到辅助干涉仪拍频信号，即辅助干涉仪光信号；

所述采集卡用于将测量干涉仪的拍频信号和辅助干涉仪的拍频信号进行采集并存储；

基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距方法具体步骤为：

步骤一：获取测量干涉仪光信号I_mc和辅助干涉仪光信号I_dc，并根据测量干涉仪光信号和辅助干涉仪光信号得到测量干涉仪信号序列I_m和辅助干涉仪信号序列I_d；