一种信号校正方法、装置及测距系统

本申请涉及激光测距的，特别是涉及一种信号校正方法、装置及测距系统。

背景技术：

1、在当前，基于电流注入的扫频相干测距雷达因其自身非接触式测量、调制带宽大、扫频速度快、抗电磁干扰等特点，被广泛应用于无人驾驶、高精度装配、航天测绘等多个领域。扫频相干测距的原理为，光源被注入的电流信号调制输出扫频调制的光信号，调制光信号用于探测待测物，通过接收待测物反射的信号进而生成干涉拍频信号，对干涉拍频信号进行解析即可确定与待测物的距离。

2、扫频相干测距方式的测距精度与光信号的扫频线性度相关，由于光源输出的调制光信号和注入光源的电流信号之间并非线性关系，且实际使用测距系统测试时，电路噪声和元器件的温度变化同样会导致非线性，这就会导致得到的干涉拍频信号的频谱发生不同程度的展宽，从而会影响测距精度。在相关技术中，常采用黑盒迭代的方式来得到用注入光源的电流信号，但是黑盒迭代的方式并不关注输入和输出之间的关系，因而需要经过的迭代次数较多，耗时较长。

3、因此，在使用测距系统进行测距时，如何高效地确定能够使得光源产生目标光信号的目标驱动信号，是一个亟需解决的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够高效地确定能够使得光源产生目标驱动信号的输入电流信号的信号校正方法、装置及测距系统。

2、第一方面，本申请提供了一种信号校正方法，所述方法由测距系统的处理单元执行，所述方法包括：

3、在当前轮次中，输出驱动信号至光源单元，以使得所述光源单元被所述驱动信号进行频率调制而产生调制光信号，在第一轮次中所述驱动信号为标准三角波电压或类锯齿波电压；

4、确定所述调制光信号的时频分布，并确定时频分布的扫频非线性度，并基于所述时频分布与所述驱动信号，确定所述光源单元的输出与输入的当前映射关系；

5、若所述非线性度大于或等于预设阈值，则基于所述光源单元的输出与输入的当前映射关系确定预失真输入信号，并基于所述预失真输入信号更新所述驱动信号，执行下一轮次迭代；

6、若所述非线性度小于预设阈值，则将当前轮次中的所述驱动信号作为目标驱动信号，所述目标驱动信号用于输入所述测距系统中的光源单元进行测距。

7、在其中一个实施例中，所述驱动信号包括n个输入点，任一所述输入点包括电流及对应的时刻，所述时频分布包括n个输出点，任一所述输出点包括频率和对应的时刻；所述基于所述时频分布与所述驱动信号，确定所述光源单元的输出与输入的当前映射关系，包括：

8、基于所述n个输入点和所述n个输出点进行拟合，确定所述光源单元的输出与输入的当前映射关系。

9、在其中一个实施例中，所述确定时频分布的扫频非线性度，包括：

10、根据所述时频分布以及理想时频分布，确定时频分布的扫频非线性度，所述理想时频分布是基于所述时频分布的线性拟合得到的。

11、第二方面，本申请还提供了一种信号校正装置，所述装置包括驱动信号输出模块、时频分布确定模块、迭代控制模块以及目标驱动信号确定模块，其中：

12、驱动信号输出模块，用于在当前轮次中，输出驱动信号至光源单元，以使得所述光源单元被所述驱动信号进行频率调制而产生调制光信号，在第一轮次中所述驱动信号为标准三角波电压或类锯齿波电压；

13、时频分布确定模块，用于确定所述调制光信号的时频分布，并确定时频分布的扫频非线性度，并基于所述时频分布与所述驱动信号，确定所述光源单元的输出与输入的当前映射关系；

14、迭代控制模块，若所述非线性度大于或等于预设阈值，则用于基于所述光源单元的输出与输入的当前映射关系确定预失真输入信号，并基于所述预失真输入信号更新所述驱动信号，执行下一轮次迭代；

15、目标驱动信号确定模块，若所述非线性度小于预设阈值，则用于将当前轮次中的所述驱动信号作为目标驱动信号，所述目标驱动信号用于输入所述测距系统中的光源单元进行测距。

16、第三方面，本申请还提供一种测距系统，所述系统包括光源单元、监测单元以及处理单元，其中：

17、所述光源单元能够被输入的驱动信号调制而输出调制光信号；

18、所述监测单元连接于所述光源单元的输出端，能够采集所述调制光信号；

19、所述处理单元连接于所述监测单元的输出端，所述处理单元的输出端连接于所述光源单元的输入端，所述处理单元执行如上述第一方面所述的信号校正方法。

20、在其中一个实施例中，所述系统还包括测量单元，其中：

21、所述测量单元的输入端连接于所述光源单元的输出端，所述测量单元的输出端连接于所述处理单元的输入端；

22、所述测量单元能够将所述调制光信号输出至待测物，并获取所述待测物反射的反射信号，并基于所述反射信号和所述调制光信号生成包含待测物距离信息的拍频信号；

23、所述处理单元能够接收所述拍频信号并进行解析，得到距离信息。

24、在其中一个实施例中，所述监测单元对所述调制光信号进行预处理，得到时频分布，所述预处理包括低通滤波、希尔伯特变换以及相位解包裹。

25、在其中一个实施例中，所述测量单元将所述调制光信号和所述反射信号进行耦合处理，得到拍频信号。

26、在其中一个实施例中，所述光源单元的输出端连接有分束装置，其中：

27、所述分束装置包括隔离器和第一耦合器；所述光源单元输出的调制光信号经所述隔离器进行隔离，隔离后的调制光信号经所述第一耦合器被分为两路信号，其中一路调制光信号输入测量单元，另一路调制光信号输入监测单元。

28、在其中一个实施例中，所述监测单元包括干涉仪、探测器以及滤波器，其中：

29、调制光信号经过所述干涉仪进行干涉产生干涉拍频信号；所述探测器将干涉拍频信号进行转化得到电学拍频信号，电学拍频信号被所述滤波器进行滤波后输出至处理单元。

30、上述信号校正方法、装置及测距系统，基于用户实际需求的目标时频分布对应的理论驱动信号作为第一轮次中的驱动信号输入光源单元进行迭代，在每次迭代过程中，均确定光源单元的输出与输入的实际映射关系以及实际输出的调制光信号的时频分布的非线性度，进而通过逆向思维再确定出光源单元在当前实际输出的调制光信号对应的理论驱动信号，也即确定的预失真信号，进而将预失真信号作为下一轮次迭代的驱动信号进行迭代。也即本申请的方案是不断基于光源单元的实际输出和理论输入之间的关系进行迭代，通过计算不同输入下产生的调制光信号的时频分布确定输入输出关系，从而可以高效地得到能够使得光源产生目标驱动信号的输入电流信号；将得到的电流信号作为驱动信号输出测距系统的光源单元使得光源单元产生目标光信号，即可进行较高精度的测距。

技术特征：

1.一种信号校正方法，其特征在于，所述方法由测距系统的处理单元执行，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动信号包括n个输入点，任一所述输入点包括电流幅值及对应的时刻，所述时频分布包括n个输出点，任一所述输出点包括光源单元输出调制光信号的光频率的偏移量和对应的时刻；基于所述时频分布与所述驱动信号，确定所述光源单元的输出与输入的当前映射关系，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定时频分布的扫频非线性度，包括：

4.一种信号校正装置，其特征在于，所述装置包括驱动信号输出模块、时频分布确定模块、迭代控制模块以及目标驱动信号确定模块，其中：

5.一种测距系统，其特征在于，所述系统包括光源单元(1)、监测单元(2)以及处理单元(3)，其中：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括测量单元(4)，其中：

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述监测单元(2)对所述调制光信号进行预处理，得到时频分布，所述预处理包括低通滤波、希尔伯特变换以及相位解包裹。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述测量单元(4)将所述调制光信号和所述反射信号进行耦合处理，得到拍频信号。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述光源单元(1)的输出端连接有分束装置(5)，其中：

10.根据权利要求6或9所述的系统，其特征在于，所述监测单元(2)包括干涉仪、探测器以及滤波器，其中：

技术总结本申请涉及激光测距的技术领域，特别是涉及一种信号校正方法、装置及测距系统。方法包括：在当前轮次输出驱动信号至光源单元，使得光源单元被驱动信号进行频率调制产生调制光信号，第一轮次中驱动信号为标准三角波或锯齿波电压；确定调制光信号的时频分布，并确定时频分布的扫频非线性度，并基于时频分布与驱动信号，确定光源单元的输出与输入的当前映射关系；若非线性度大于或等于预设阈值，则确定预失真输入信号，基于预失真输入信号更新驱动信号执行下一轮次迭代；若非线性度小于预设阈值，则将当前轮次中的驱动信号输入测距系统中的光源单元进行测距。本申请能够高效地确定使得光源产生目标光信号的目标驱动信号，从而保证测距的精度。技术研发人员：谈宜东,林晨啸,王一帆,王煜受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6