【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于远距离空间目标感知领域，具体涉及一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法及装置，能够同时实现对远距离目标的高分辨率距离向变化信息和高分辨多普勒信息的相干激光雷达探测。
技术介绍
1、激光雷达技术作为现代遥感技术的重要组成部分，以其高精度、高分辨率和非接触测量的特性，在诸多领域如自动驾驶、航空航天、气象观测以及军事侦察中发挥着关键作用。其中，相干激光雷达因其能够通过相干检测技术提高信号增益并抑制背景噪声，从而在远距离目标探测中展现出显著优势。
2、传统的相干激光雷达装置主要侧重于单一参数的测量，如仅关注目标距离或速度（多普勒频移）。然而，在复杂多变的实际应用场景中，往往需要同时获取目标的高分辨距离和多普勒信息，以进行更全面的目标识别与跟踪。这种需求在高速运动目标的探测以及空中目标跟踪等领域尤为迫切。
3、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种创新的远距离相干激光雷达探测装置和方法。该装置的核心在于设计了一种能够同时获取高分辨目标距离和多普勒序列的探测机制。通过优化激光发射信号波形，结合高效的信号处理算法，该装置能够在单次探测过程中同时提取出目标的距离和速度随时间变化的信息，实现了对远距离目标的快速、准确探测。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量激光雷达装置及方法，通过对回波进行匹配滤波和时频分析，实现对目标高分辨距离信息和高分辨多普勒信息随时间变化的运动特征的获取，在不增加装置复
2、本专利技术技术方案如下：一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，该方法包括以下步骤：
3、步骤1：根据目标的探测距离和所需的距离和分辨率，交替调制产生调制波形和单频波形，得到调制后的激光信号；
4、步骤2：激光信号一部分作为信号光发射到目标，另一部分作为参考本振光；
5、步骤3：将目标回波信号与参考本振光进行混频，并转换为电信号，对电信号进行处理提取其中包含的距离信息和多普勒信息。
6、进一步地，步骤1中，根据目标的探测距离和所需的距离和分辨率设计所需调制信号的带宽、脉冲宽度和调制斜率，以及单频信号的脉冲宽度，基于设置的信息产生所需的调制波形。
7、进一步地，设计的波形占比需要满足预先设定的距离分辨率和多普勒分辨率要求，距离分辨率需要对应调整调制波形信号的带宽和脉冲宽度，多普勒分辨率需要对应调整单频波形信号的脉冲宽度。
8、进一步地，基于单频波形和调制波形所获取的目标速度和距离信息后，根据预先设定的距离分辨率和多普勒分辨率要求，对单频波形和调制波形的相关参数进行实时的反馈修改。
9、进一步地，调制波形加载到波形发生器，并输入信号调制器，实现对激光信号的调制。
10、进一步地，通过分光器将激光信号分为两束，一束作为信号光，使用信号放大器进行功率放大，然后经发射装置向目标发射；另一束作为参考本振光参与混频。
11、进一步地，电信号进行处理包括通过使用一维度的傅里叶变换提取调制回波信号中所包含的距离信息，以及通过短时傅里叶变换等时频分析方法提取单频波形中包含的时变多普勒信息。
12、另一方面，本专利技术还提供了一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量装置，该装置包括：
13、激光发生装置，用于产生激光信号；
14、波形发生装置，用于根据目标的探测距离和所需的距离和分辨率，产生所需的调制信号和单频信号的波形；
15、信号调制装置，用于依据波形发生装置产生的波形对激光信号进行交替调制产生调制波形和单频波形；
16、分光装置，用于将调制后的激光信号分为两束，一部分作为信号光，另一部分作为参考本振光；
17、信号放大装置，用于将信号光进行功率放大；
18、发射和接收装置，用于将放大后的信号光发射至目标，并获取目标回波信号；
19、混频装置，用于将目标回波信号与参考本振光进行混频；
20、光电转换装置，用于将混频后的信号转换为电信号；
21、高速采集装置，用于采集电信号，并发送至数据处理装置；
22、数据处理装置，用于提取调制回波信号中所包含的距离信息，以及单频波形中包含的时变多普勒信息。
23、本专利技术的有益效果为：
24、本专利技术的核心在于设计了一种能够同时获取高分辨目标距离和多普勒序列的探测机制。通过优化激光发射信号波形，结合高效的信号处理算法，该装置能够在单次探测过程中同时提取出目标的距离和速度随时间变化的信息，实现了对远距离目标的快速、准确探测。
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1.一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，步骤1中，根据目标的探测距离和所需的距离和分辨率设计所需调制信号的带宽、脉冲宽度和调制斜率，以及单频信号的脉冲宽度，基于设置的信息产生所需的调制波形。
3.根据权利要求2所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，设计的波形占比需要满足预先设定的距离分辨率和多普勒分辨率要求，距离分辨率需要对应调整调制波形信号的带宽和脉冲宽度，多普勒分辨率需要对应调整单频波形信号的脉冲宽度。
4.根据权利要求2所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，基于单频波形和调制波形所获取的目标速度和距离信息后，根据预先设定的距离分辨率和多普勒分辨率要求，对单频波形和调制波形的相关参数进行实时的反馈修改。
5.根据权利要求1所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，调制波形加载到波形发生器，并输
6.根据权利要求1所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，通过分光器将激光信号分为两束，一束作为信号光，使用信号放大器进行功率放大，然后经发射装置向目标发射；另一束作为参考本振光参与混频。
7.根据权利要求1所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，电信号进行处理包括通过使用一维度的傅里叶变换提取调制回波信号中所包含的距离信息，以及通过时频分析方法提取单频波形中包含的时变多普勒信息。
8.一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量装置，其特征在于，该装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，步骤1中，根据目标的探测距离和所需的距离和分辨率设计所需调制信号的带宽、脉冲宽度和调制斜率，以及单频信号的脉冲宽度，基于设置的信息产生所需的调制波形。
3.根据权利要求2所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，设计的波形占比需要满足预先设定的距离分辨率和多普勒分辨率要求，距离分辨率需要对应调整调制波形信号的带宽和脉冲宽度，多普勒分辨率需要对应调整单频波形信号的脉冲宽度。
4.根据权利要求2所述的一种基于单频波形和调制波形组合的目标微动信息测量方法，其特征在于，基于单频波形和调制波形所获取的目标速度和距离信息后，根据预先设定的距离分辨率和多普勒分...
【专利技术属性】
技术研发人员：晋凯，李玉堂，宋岸鹏，李建，李喜琪，张学军，魏凯，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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