面向FMCW激光雷达的修正Rife算法设计与硬件实现

FMCW激光雷达以其高精度、抗干扰能力强、同时测距测速等特点得到了广泛研究。针对FFT固有栅栏效应引入测距、测速误差的问题,通过分析频谱幅值和相角的规律,并结合正弦函数原理提出了一种易于硬件实现的修正Rife算法,有效地降低了传统Rife算法在估计频率接近FFT量化频率点时的误差。通过仿真和FPGA验证,修正Rife算法在信噪比为-10dB时相较于传统Rife算法平均误差降低了69.6%,均方根误差降低了50.7%,而计算量仅增加了两个乘法和加法,与N点FFT计算量相比可忽略不计。最后,通过搭建光学测试平台,模拟激光雷达中频回波信号验证了该算法的有效性。测试结果显示,该算法可在112m范围内实现同时测距测速,测距误差不大于5cm,测速误差不大于0.16km/h,满足实时性要求。

提高FMCW激光雷达距离分辨率的研究

随着物联网技术的发展,距离分辨率是FMCW激光雷达用来在环境监测领域测量颗粒物、臭氧、温度和湿度的变化等的重要影响因素。本文把IQ调制器应用于FMCW激光雷达对信号的幅度和相位同时进行调制,通过仿真实验验证了可行性,搭建了系统的实验平台,实验结果表明该FMCW激光雷达的距离分辨率提高了一倍。为了优化激光雷达的调制过程,利用IQ调制器的同相(I)和正交(Q)分量相互正交、互不相干的特性,同时利用同相(I)和正交(Q)两个信道,通过后处理使线性啁啾信号的I、Q分量的相位保持连续,成倍地提高了FMCW激光雷达的距离分辨率。

提高FMCW激光雷达距离分辨率的研究

当前在物联网技术飞速发展的时代背景下,在很多领域中,对于监测测量工作开展而言,距离分辨率成为FMCW激光雷达在应用过程中一个重要的监测结果影响因素。本文在研究的过程中,针对当前如何有效实现FMCW激光雷达距离分辨率提升问题进行了观点的阐释和解读。基于本文的观点解读,确保在进行具体的监测工作开展上,通过有效措施的应用,真正有效推动FMCW激光雷达距离分辨率的提升。

较粗空间分辨率影响下FMCW 激光雷达测距方法研究

由于环境中杂散光和电磁干扰等原因,以及不同路径的长度和反射特性的差异,FMCW激光雷达系统在接收目标回波信号时会受到多径干扰的影响,存在噪声干扰,使得目标测距结果准确性较低。为此,提出较粗空间分辨率影响下FMCW激光雷达测距方法。根据FMCWN激光雷达系统的发射信号与回波信号获取中频信号;采用EMD算法分解中频信号,计算信号IMF分量之间的互相关系数,确定并剔除存在噪声的IMF分量;采用SFFT算法对去噪后的中频信号频谱局部细化处理,获取其估计值,确定修正方向,修正频率估计值,利用中频信号修正后的频率确定被测目标的距离。实验结果表明,所提方法具有良好的去噪效果、频谱估计精度、测距精度高,测距效率高,测距均方根误差均在0.04以内,耗时最长仅为0.23 ms。