[发明专利]用于激光雷达测距的循环卷积快速定位方法及装置

说明书

本发明提供一种用于激光雷达测距的循环卷积快速定位方法及装置，方法包括：应用激光雷达装置产生激光信号，并基于所述激光信号获取参考信号和回波信号；根据所述参考信号和所述回波信号进行基于循环卷积的互相关计算，得到互相关序列；基于所述互相关序列和时间序列构建互相关时延图，并根据互相关时延图获取激光的飞行时间以进行激光雷达测距，其中所述时间序列由预设的互相关点数和采样频率生成。本发明能够高效提高计算速度，提高激光雷达测距的效率和准确度。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及到一种用于激光雷达测距的循环卷积快速定位方法及装置。

背景技术

在雷达测距领域中，测量雷达装置与目标物体之间的距离最常用的方法是计算信号在介质中的飞行时间。对于模拟测距，只需要检测信号的对模拟器件造成的状态即可计算目标对发射端的距离。但是随着科技与时代的发展，对于雷达性能要求不断提高，特别是分辨率、速度和抗干扰性，而传统的模拟雷达测距方式由于硬件限制完全无法满足这些要求。于是以存储数据并进行数字信号处理为主要方式的数字雷达成为了雷达领域的主流；

数字雷达中最能够满足分辨率、速度和抗干扰性的雷达是宽带混沌激光雷达，针对这种高带宽的信号处理最常用方式之一是互相关计算。实际上，这种信号处理方式其本质仍是计算信号在介质中的传播时间，通过计算参考信号和回波信号的相关系数，对应的相关系数最高，即互相关峰值点对应的时间点就是信号在介质中的传播时间。

但是要满足高分辨率和强抗干扰性的要求，数据采集量必然会大。传统的互相关计算方法按积差方法计算，以参考信号序列和回波信号序列为基础，通过两个均值中心化处理后的信号来反映两变量之间相关程度。这种计算方式会随着数据量的不断堆叠而导致计算速度减慢，不适用于类似高速成像等对高速测距的应用。

发明内容

本发明提供一种用于激光雷达测距的循环卷积快速定位方法及装置，以解决现有的互相关计算会随着信号数据量的不断堆叠而导致计算速度减慢，不适用于对高速测距的应用的问题。

基于上述目的，本发明实施例提供了一种用于激光雷达测距的循环卷积快速定位方法，包括：应用激光雷达装置产生激光信号，并基于所述激光信号获取参考信号和回波信号；根据所述参考信号和所述回波信号进行基于循环卷积的互相关计算，得到互相关序列；基于所述互相关序列和时间序列构建互相关时延图，并根据互相关时延图获取激光的飞行时间以进行激光雷达测距，其中所述时间序列由预设的互相关点数和采样频率生成。

可选的，所述根据所述参考信号和所述回波信号进行基于循环卷积的互相关计算，得到互相关序列，包括：分别对所述参考信号和所述回波信号进行采样，获取参考信号序列和回波信号序列；根据所述回波信号序列获取所述回波均值归一化序列；根据所述回波均值归一化序列和所述参考信号序列进行基于循环卷积的互相关计算，得到互相关序列。

可选的，所述分别对所述参考信号和所述回波信号进行采样，获取参考信号序列和回波信号序列，包括：根据预设的采样点数N、互相关点数以及互相关起始点对所述参考信号和所述回波信号分别进行N+n点和N点的采样，获取参考信号序列和回波信号序列，n为互相关点数。

可选的，所述根据所述参考信号序列和所述回波信号序列获取回波均值归一化序列，包括：对所述回波信号序列进行均值中心化处理，并在后面添加n个0，得到回波均值归一化序列。

可选的，所述根据所述回波均值归一化序列和所述参考信号序列进行基于循环卷积的互相关计算，得到互相关序列，包括：根据所述参考信号序列构建循环矩阵；用N个1和n个0构造标准序列ONE，根据标准序列ONE构造出标准循环矩阵one，其中N为采样点数，n为互相关点数；根据所述回波均值归一化序列Es、所述循环矩阵以及标准循环矩阵one应用以下关系式进行基于循环卷积的互相关计算：

其中，s和rs分别为采样后的回波信号和参考信号，为长度为n的循环卷积运算，xcor为互相关序列。