BR112019003339A2

BR112019003339A2 - método para processamento de sinal proveniente de um sistema lidar coerente e lidar associado

Info

Publication number: BR112019003339A2
Application number: BR112019003339A
Authority: BR
Inventors: Pillet Grégoire; Feneyrou Patrick
Original assignee: Thales Sa
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2019-06-11
Also published as: CN109964143A; JP6903743B2; EP3504559A1; CA3034765A1; ES2902000T3; US20190204441A1; JP2019525195A; FR3055424A1; FR3055424B1; CN109964143B; US11125879B2; IL264821B; EP3504559B1; WO2018036946A1

Abstract

a invenção se refere a um método para processar (50) um sinal que surge do lidar coerente compreendendo uma fonte coerente (l) que é periodicamente modulada em frequência; - um sinal de batimento (sb) sendo gerado pelo fotodetector (d) com base na interferência entre um sinal óptico que é referido como o oscilador local, tendo uma frequência de oscilador local (fol (t)) e um sinal óptico que é retrodisperso por um alvo (t) iluminado pelo lidar, dito sinal de batimento a ser digitalizado; - a frequência do oscilador local (fol (t)) é composta pela soma de um valor médio (f0) e de uma frequência de modulação (fmod (t)) resultante da modulação da fonte, sendo a frequência de modulação periódica de acordo com a um período de modulação (tfo), compreendendo cada período n porções lineares com n declives de frequência (i), respectivamente, em que n é maior ou igual a 2, compreendendo o método as etapas que consistem em: - modular complexamente (501) o sinal de batimento (sb); - desmodular complexamente (502) o sinal modulado (smod) por n frequências de desmodulação (fdemod (i)) cada uma tendo um declive único que é igual ao respectivo declive de frequência (i) da frequência de modulação (fmod), para obter n sinais desmodulados (sdemod (i)); - determinar (503) n densidades espectrais (sp (i)) dos n sinais demodulados (sdemodo)); - determinar (504) n freqüências características (i) - determinar (505) informações sobre a velocidade (v) e informações sobre a distância (d) do alvo (t) com base nas referidas n freqüências características (i).

Description

MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE SINAL PROVENIENTE DE UM

SISTEMA LIDAR COERENTE E LIDAR ASSOCIADO

CAMPO DA INVENÇÃO [0001]

A invenção se refere ao campo de lidares coerentes modulado por frequência, que sao, por exemplo, utilizados para detecção de alvos de longo alcance.

ESTADO DA TÉCNICA [0002]

O principio de lidar coerente é bem conhecido no estado da técnica e ilustrado na figura 1. Um lidar coerente compreende uma fonte coerente L, tipicamente um laser que emite uma onda de luz coerente (no domínio do IV, visível ou próximo do UV) , um dispositivo emissor DE que permite que um volume de espaço seja iluminado e um dispositivo receptor DR , que coleta uma fração da onda de luz retrodispersa por um alvo T. A mudança de freqüência Doppler v_Dop da onda retrodispersa depende da velocidade radial v do alvo T.

[0003] Na recepção, a onda de luz S retrodispersa recebida de freqüência fs e uma porção da onda emitida, referida como a onda oscilatória local OL, são misturadas. A interferência entre estas duas ondas é detectada por um fotodetector D, e a saída do sinal elétrico do detector tem um termo de oscilação conhecido como o sinal de batimento Sb, além de termos proporcionais à potência recebida e ao poder do oscilador local. Uma unidade de processamento UT digitaliza este sinal e extrai dali informação sobre a velocidade v do alvo T.

[0004] Preferivelmente, a unidade de processamento filtra eletronicamente o sinal de batimento Sb em uma

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2/31 banda estreita centralizada na freqüência zero, na ausência de mudança de freqüência (veja abaixo).

[0005] Para lidares coerentes, os dispositivos emissores e receptores preferivelmente usam a mesma óptica (monoestática). Esta característica permite obter uma boa estabilidade mecânica e diminuir a influência da turbulência atmosférica em longas distâncias, sendo os caminhos de propagação das ondas incidentes e retrodispersas os mesmos.

[0006] Uma solução para velocimetria / telemetria consiste em produzir um sistema que é capaz de implementar modulação de frequência. Esta técnica, que é comumente usada em radares, é atualmente de particular interesse devido ao progresso que foi feito com fontes de laser baseadas em fibra. Em virtude da modulação de freqüência, uma análise de tempo / freqüência permite determinar a distância d do alvo e sua velocidade v. Esse tipo de lidar também permite que uma função de anemometria a laser seja executada.

[0007] Um exemplo de uma arquitetura óptica para um lidar modulado por frequência 20 é ilustrado na figura 2. A fonte coerente é modulada em freqüência, de modo que a freqüência do oscilador local é modulada com uma função predefinida chamada de forma de onda, que é controlada pelo módulo WFC, que é sincronizado com a unidade de processamento UT.

[0008] O sinal óptico que é emitido, é amplificado por um amplificador EDFA, e a emissão e recepção usam o mesmo O óptico e são separados usando um circulador C. Este sinal óptico pode ser opcionalmente mudado em freqüência, por

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3/31 exemplo usando um modulador acústico-óptico que é preferivelmente posicionado na frente do amplificador EDFA, mas também pode ser posicionado no caminho do oscilador local. Neste caso, a filtragem eletrônica na unidade de processamento é realizada sobre a freqüência de mudança. Uma linha de atraso LR permite que os trajetos ópticos do oscilador local e do sinal de emissão sejam equalizados de modo a filtrar, no domínio RF, os defeitos nos componentes ópticos colocados após o amplificador EDFA (conversa cruzada do circulador C, imperfeições nos revestimentos antirreflexo do 0 óptico de emissão / recepção, etc.).

[0009] Um exemplo de um lidar coerente modulado por frequência é descrito no documento 'Lidar systems for precision navigation and safe landing on planetary bodies (Sistemas Lidar para navegação de precisão e pouso seguro em corpos planetários), Farzin Amzajerdian et al, Proc. SPIE 8192, Simpósio Internacional de Detecção e Imagem Fotoeletrônica 2011: Sensoreamento e formação de imagem a laser; e Aplicações Biológicas e Médicas de Sensoriamento e Formação de Imagem Fotônicos, 819202 (19 de agosto de 2011) . A figura 3 ilustra o princípio de funcionamento deste.

[00010] Na descrição abaixo, é descrito o caso em que a freqüência de emissão óptica e a freqüência do oscilador local não são mudados usando um modulador acústico-óptico. A frequência f_0L do oscilador local é modulada linearmente com dois declives de frequência αθ e al periodicamente com um período T_F0. Esta freqüência óptica f_0L pode ser escrita como a soma de uma freqüência óptica constante fO (aqui a

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4/31 freqüência inicial do laser) e uma freqüência de modulação dependente de tempo f_mod (t) no domínio da freqüência de rádio, que é gerada pela modulação da fonte de laser: [00011] f_OL(t)=f0 + f_mod(t) [00012] A figura 3 ilustra a variação ao longo do tempo nas freqüências f_0L (t) e f_s (t), tendo a freqüência ótica fo sido subtraída para maior clareza. Como ilustrado na figura 3a, o sinal retrodisperso de freqüência fs (t) é mudado temporariamente por um tempo τ por causa da propagação para a zona de medição (alvo T) e, portanto, relacionado à distância d do alvo e é mudado em frequência por um valor vDop por causa do efeito Doppler em relação à freqüência do oscilador local f_0L(t).

[00013] O sinal de batimento detectado Sb tem um componente de frequência fs-f_0L. A figura 3b ilustra a variação ao longo do tempo fs-f_0L. Pode-se observar que esta diferença de freqüência compreende em função do tempo duas séries de platôs nas freqüências características vaO e vai, cujas freqüências características estão diretamente relacionadas à distância D do alvo e à sua velocidade radial v pelas equações.:

[00015] Pela medição destas duas frequências características v_a0 e v_al do sinal de batimento Sb, por exemplo, realizando uma transformada de Fourier, dev podem ser determinados.

[00016] No entanto, quando a distância ao alvo leva a um tempo de vôo maior do que a duração do TFO da forma de onda normalizada pelo número de declives de frequência (2 no exemplo), a análise direta por transformada de Fourier

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5/31 produz resultados insatisfatórios. Especificamente, a mistura do oscilador local e do sinal retrodisperso leva ao desaparecimento dos platôs e a uma freqüência instantânea constantemente variável que, após análise por transformada de Fourier, não produzirá picos.

[00017] Um exemplo deste efeito é ilustrado na figura 4, para uma modulação de oscilador local com dois declives de freqüência αθ = 2 MHz / ps e od = -2 MHz / ps, e um alvo se movendo a uma velocidade de 30 m / s.

[00018] A figura 4a ilustra a variação temporal em fs com respeito a f_0L e o componente de freqüência de Sb fs-f_0Lpara uma distância d de 1800 m, a figura 4b mostrando o mesmo para uma distância d de 14000 m e figura 4c mostrando o mesmo para uma distância d.

[00019] Neste caso, o alcance do lidar é, portanto, limitado pelo processamento do sinal, qualquer que seja a potência do laser. É teoricamente possível prolongar o período de modulação do T_F0 da forma de onda, mas uma vez que a faixa de modulação de certos lasers é limitada, esse alongamento não permite que uma alta resolução seja alcançada simultaneamente a longas distâncias. Especificamente, dada a limitada largura de banda de modulação do laser, é possível aumentar o período do T_F0enquanto diminui os declives de frequência para cobrir a mesma largura de banda de modulação. Neste caso, os platôs de freqüência existirão a distâncias mais longas, mas para uma duração de transformada de Fourier T_FFT que é constante e menor do que a freqüência de modulação T_F0, a largura de banda de modulação coberta durante T_FFT será menor e,

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6/31 portanto, a resolução longitudinal, que é proporcional a essa largura de banda, será degradada.

[00020] Um objetivo da presente invenção é remediar as desvantagens acima mencionadas proporcionando um método de processamento de sinal de batimento permitindo que esta limitação seja sanada, permitindo que um sinal possuindo platôs de frequência característicos seja novamente obtido.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [00021] Um sujeito da presente invenção é um método para

processamento	de um sinal gerado	por	um	lidar	coerente
compreendendo uma fonte coerente modulada em frequência,	que	é	periodicamente
[00022] - um	sinal de batimento	que	é	gerado	por um

fotodetector a partir da interferência entre um sinal óptico referido como o oscilador local, tendo uma frequência de oscilador local, e um sinal óptico retrodisperso por um alvo iluminado pelo lidar, sendo dito sinal de batimento digitalizado, [00023] - a frequência do oscilador local que consiste na soma de um valor médio e de uma frequência de modulação, que é gerada pela modulação da fonte, a frequência de modulação sendo periódica com um período de modulação, cada período compreendendo n porções lineares com n declives de frequência, respetivamente, n sendo maior ou igual a 2, [00024] o método compreendendo etapas de:

[00025] - modulação de forma complexa do sinal de batimento com a frequência de modulação para obter um sinal modulado,

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7/31 [00026] - desmodulação de forma complexa o sinal modulado com n frequências de desmodulação, cada uma com um declive único igual ao respectivo declive de frequência da frequência de modulação, a fim de obter n sinais demodulados, [00027] - determinação de n densidades espectrais dos n sinais demodulados, [00028] - determinação de n frequências características correspondentes ao máximo das n densidades espectrais, respectivamente, [00029] - determinação de informação sobre a velocidade e informação sobre a distância do alvo a partir de referidas n frequências características.

[00030] De acordo com uma forma de concretização, a etapa de determinação de cada densidade espectral compreende subetapas de:

[00031] - determinação de uma pluralidade de densidades espectrais elementares para uma pluralidade de intervalos de tempo mais curtos ou iguais ao período de modulação, [00032] - determinação de dita densidade espectral a partir da soma da pluralidade de densidades espectrais elementares.

[00033] Preferivelmente, cada densidade espectral elementar é determinada por transformada rápida de Fourier ou FFT, e a densidade espectral é igual a uma média das densidades espectrais elementares.

[00034] Vantajosamente, cada frequência de desmodulação é periódica com o período de modulação.

[00035] Vantajosamente, os declives de frequência são indexados por um índice i, que varia de 0 a n-1 e em que

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8/31 cada frequência de desmodulação tendo um declive de índice i é mudada temporalmente em relação à frequência de modulação por um tempo de mudança que depende de i, em n e no período de modulação.

[00036] De acordo com uma variante, a forma de onda compreende 4 declives αθ, al, «2, «3 com: [00037] od = - 0(0 e 0(3 = - 0(2 [00038] A invenção também se refere a um sistema lidar coerente que compreende:

[00039] - uma fonte coerente periodicamente modulada em frequência, [00040] - um dispositivo para emitir um sinal óptico gerado pela fonte coerente e um dispositivo para receber um sinal retrodisperso por um alvo que é iluminado pelo lidar, [00041] - um fotodetector configurado para gerar um sinal de batimento a partir da interferência entre um sinal óptico referido como o oscilador local, com uma frequência de oscilador local, e o sinal óptico retrodisperso,a frequência do oscilador local consistindo da soma de um valor médio e de uma frequência de modulação, que é gerada pela modulação da fonte, a frequência de modulação sendo periódica com um período de modulação, cada período compreendendo n porções lineares tendo n declives de frequência, respectivamente, n sendo maior ou igual a 2, [00042] - uma unidade de processamento configurada para: [00043] digitalizar o sinal de batimento, [00044] modular de forma complexa do sinal de batimento com a frequência de modulação para obter um sinal modulado, [00045] desmodular de forma complexa o sinal modulado com n frequências de desmodulação, cada uma com um declive único

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9/31 igual ao respectivo declive de frequência da frequência de modulação, a fim de obter n sinais desmodulados, [00046] determinar n densidades espectrais dos n sinais desmodulados, [00047] determinar n frequências características correspondendo ao máximo das n densidades espectrais, respectivamente, [00048] determinar informação sobre a velocidade e informação sobre a distância do alvo a partir de ditas n frequências características.

[00049] Preferivelmente, a unidade de processamento é além disso configurada para determinar, para cada densidade espectral, uma pluralidade de densidades espectrais elementares para uma pluralidade de intervalos de tempo mais curtos ou iguais ao período de modulação, sendo dita densidade espectral determinada a partir da soma da pluralidade de densidades espectrais.

[00050] Vantajosamente, cada densidade espectral elementar é determinada por transformada rápida de Fourier, e sendo que a densidade espectral é igual a uma média das densidades espectrais elementares.

[00051] Vantajosamente, a unidade de processamento compreende n canais, um canal por declive, cada canal operando em paralelo com outros e sendo configurada para determinar a frequência associada.

[00052] Outras características, objetivos e vantagens da presente invenção tornar-se-ão evidentes ao ler a descrição detalhada a seguir com referência aos desenhos anexos, que são dados a título de exemplo e sem caráter limitativo e em que:

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10/31 [00053] A figura 1, que já foi descrita, ilustra o princípio de um lidar coerente.

[00054] A figura 2, que já foi descrita, ilustra um exemplo de uma arquitetura óptica para um lidar modulado por freqüência.

[00055] A figura 3a, que já foi descrita, ilustra a variação ao longo do tempo nas freqüências f_0L(t) e f_s(t). A Figura 3b, que já foi descrita, ilustra a variação ao longo do tempo em fs-f_0L.

[00056] A figura 4a, que já foi descrita, ilustra a variação temporal em fs com respeito a f_0L e o componente de freqüência de Sb fs-f_0L para uma distância d de 1800 m, a figura 4b mostrando o mesmo para uma distância d de 14000 mea figura 4c mostrando o mesmo para uma distância d de 20000 m.

[00057] A figura 5 ilustra o método para processar o sinal gerado por um lidar coerente de acordo com a invenção.

[00058] A figura 6 mostra esquematicamente uma forma de onda periódica de uma frequência de modulação f_mOd(t) como uma função do tempo, dita forma de onda consistindo de uma sequência de 4 declives αθ, al, a2 e «3.

[00059] A figura 7 ilustra o caso de um alvo em movimento com uma velocidade de 40 m / s a uma distância de 12 km, a forma de onda do sinal f_mod compreendendo 2 declives αθ = 0,2 MHz / ps e al = -0,2 MHz / ps para uma freqüência de laser média de 1,55 pm.

[00060] A figura 7a ilustra a variação como uma função do tempo na freqüência do oscilador local f_0L(t) e na freqüência do sinal fs (t) . A figura 7b ilustra os dois

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11/31 componentes de freqüência do sinal de batimento Sb, fs-f_0Le f_0L-fs. A figura 7c ilustra a variação em função do tempo na freqüência do sinal modulado obtido S_mod. As figuras 7d e 7e ilustram a variação em função do tempo nas freqüências de desmodulação f_mod (0) (para declive αθ) e f_mod (1) (para declive al), respectivamente. As figuras 7f e 7g ilustram a variação em função do tempo no sinal desmodulado S_demo_d(0) e S_demo_d (1) r respect i vament e .

[00061] As figuras 8a e 8b ilustram as densidades espectrais SP (0) (figura 8a) e SP1 (figura 8b) dos espectros determinados a partir dos sinaisS_demo_d (0) e S_demo_d( 1 ) · [00062] A figura 9 é equivalente à figura 7, mas para um alvo localizado a uma distância de 18 km. A figura 9a ilustra a variação como uma função do tempo na freqüência do oscilador local f_0L(t) e na freqüência do sinal fs (t) . A figura 9b ilustra os dois componentes de freqüência do sinal de batimento Sb, fs-f_0L e f_0L-fs. A figura 9c ilustra a variação em função do tempo na freqüência do sinal modulado obtido S_mod. As figuras 9d e 9e ilustram a variação em função do tempo nas freqüências de desmodulação f_mod (0) (para declive αθ) e f_mod (1) (para declive al), respectivamente. As figuras 9f e 9g ilustram a variação em função do tempo no sinal desmodulado S_demod(0) e S_demod(l), respectivamente.

[00063] A figura 10a ilustra a variação ao longo do tempo nas freqüências f_0L(t) e f_s(t), e a figura 10b ilustra a variação ao longo do tempo em fs-f_0L para o caso em que f_modtem 4 declives.

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12/31 [00064] A figura Ila ilustra a variação ao longo do tempo nas freqüências f_0L(t) e f_s(t), a figura 11b ilustra os dois componentes de freqüência do sinal de batimento lidar fsf_0L e f_0L-fs, e a figura 11c ilustra a variação como função do tempo na freqüência do sinal modulado obtido S_mOd para uma forma de onda que compreende 4 declives.

[00065] As figuras 12a, 12b, 12c e 12d ilustram a variação como uma função do tempo nas freqüências de

desmodulação	fmod ( 0 )	(para	declive αθ) e	f mod	(D	(para
declive al) ,	fmod ( 2 )	(para	declive a2) e	f mod	(3)	(para
declive «3),	respectivamente,	e figuras 12e,	. 12f,	12g	e 12h
ilustram a	variaçao	como a	função do	tempo	no	sinal
demodulado S	demod (0) _r	Sdemod ( 1	) , Sdemod (2)	e Sdemod	(3) ) ,

respectivamente.

[00066] A figura 13 mostra esquematicamente um sistema de coordenadas de acordo com a invenção.

[00067] A figura 14 ilustra um exemplo de implementação de uma arquitetura paralela na unidade de processamento do lidar, de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS [00068] O método 50 para processamento do sinal gerado por um lidar de acordo com a invenção é ilustrado na figura 5. O lidar coerente compreende uma fonte coerente L que é periodicamente modulada com um sinal de RF. A modulação RF pode ser obtida diretamente através da corrente de injeção do laser ou através de um componente externo. Por RF entende-se uma onda com uma frequência compreendida entre 1 Hz e 10 GHz e, preferivelmente, entre 0,1 kHz e 10 MHz.

[00069] Um sinal de batimento Sb é gerado por um fotodetector D a partir da interferência entre um sinal

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13/31 óptico, chamado de oscilador local OL, tendo uma freqüência de oscilador local f_0L(t), e um sinal ótico fs (t) retrodispersado por um alvo T iluminado pelo lidar. 0 sinal de batimento é digitalizado para ser processado.

[00070] A freqüência do oscilador local f_0L(t) consiste na soma de um valor médio fo e de uma freqüência de modulação f_mod (t) que é gerada pela modulação da fonte.

[00071] F_0L (t) =f 0 + f_mod (t) [00072] Quando nenhum modulador acústico de mudança é usado, a freqüência fo é igual à freqüência ótica inicial da fonte L. Quando o sinal OL é mudado em frequência por um modulador acústico-óptico, a freqüência fO é igual à freqüência óptica da fonte mudada.

[00073] A frequência de modulação f_mod(t) é periódica com um periodo de modulação T_F0, e origina-se da modulação RF periódica da fonte, mas não é equivalente a esta última, devido ao comportamento não linear do laser. Normalmente, o periodo T_F0 é compreendido entre 1 ns e um segundo, e preferivelmente entre 100 ns e 10 ms.

[00074] Para que o método de acordo com a invenção funcione corretamente, a frequência de modulação f_mod (t) deve ser tal que cada periodo compreenda n porções lineares, i.e n declives de frequência ai, com i um índice que varia de 0 a n-1, que se encontra em ápices. O número de declives n é maior ou igual a 2.

[00075] Vantajosamente, n é par, porque, como especificado abaixo, isto permite que os sinais dos declives ai sejam alternados e o processamento do sinal seja assim simplificado.

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14/31 [00076] Na prática, dada a largura de banda de freqüência de modulação acessível aos lasers de corrente, é difícil obter ângulos agudos nesses ápices, e estes são geralmente arredondados, como ilustrado na figura 6 para uma freqüência f_mod (t) consistindo de uma sequência de 4 declives aO, al, a2 e «3. A forma do sinal de modulação de f_mod ao longo de um período T_F0 é referido como a forma de onda.

[00077] Preferivelmente, o declive de índice i+1 a_d+1 tem o sinal oposto ao declive do índice i a_d. Isso permite que a banda de frequência coberta seja estreitada, mantendo a mesma fração do período T_F0 para cada inclinação (e, portanto, a mesma ordem de magnitude da intensidade de linha para cada declive de frequência).

[00078] Preferivelmente, os declives de índices desiguais são iguais ao oposto dos declives de índice igual.

[00079] Para um sinal f_mod com dois declives al = -aO [00080] Para sinal f_mod com quatro declives al = -aO e a3 = -a2 [00081] Neste último caso, a forma de onda pode ser dividida em quatro porções iguais (levando a quatro linhas de intensidade similar) sem que seja necessário recorrer a descentinuidades de frequência. Preferivelmente, os declives ai estão compreendidos entre 0,1 MHz / ps e algumas centenas MHz/ps.

[00082] Verificou-se que não é fácil obter uma frequência óptica de oscilador local que é modulada com uma sequência de declives lineares predefinidos, tal como ilustrado na figura 6. Para fazer isso, é necessário corrigir previamente o sinal de modulação de RF da fonte, como por

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15/31 exemplo descrito no pedido de patente FR No. 1500603. Para a aplicação da invenção, assume-se a forma de onda de fmod conhecida com uma precisão integra.

[00083] Antes das etapas do método 50 de acordo com a invenção serem descritas, a terminologia utilizada será definida.

[00084] A operação que consiste em adicionar uma freqüência a um sinal inicial é chamada de modulação e a operação que consiste em subtrair uma freqüência do sinal inicial é chamada de desmodulação. Assim, modular em + f é equivalente a desmodular em -f e vice-versa.

[00085] No domínio do tempo, a modulação ou desmodulação consiste em multiplicar um sinal temporal inicial S0 (t) por um número, que é um número real para uma modulação / desmodulação real (um cosseno) e um número complexo para uma modulação / desmodulação complexa.

[00086] Por exemplo, modulação de uma maneira complexa com uma freqüência f é equivalente a multiplicar S0 (t) por exp (2jnft). Da mesma forma, desmodular de uma maneira complexa com uma freqüência f é equivalente a multiplicar S0 (t) por exp (-2jnft).

[00087] Quando a freqüência f (t) é uma função do tempo, recomenda-se multiplicar por exp \2jn /° f(u)du] para a modulação e por exp 2jn /θ/(ιζ)ώζ] para a desmodulação. O método 50 de acordo com a invenção consiste no processamento digital específico de um sinal gerado por um lidar coerente, para determinar a informação sobre a velocidade e a distância de um alvo iluminado pelo lidar. Mais particularmente, o método é aplicável ao processamento do sinal de batimento de lidar Sb. As primeiras etapas do

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16/31 método estão ilustradas na figura 7 para o caso de um sinal f_mod com dois declives αθ e al.

[00088] O método 50 de acordo com a invenção compreende uma primeira etapa 501 que consiste em modular de uma maneira complexa o sinal de batimento Sb com a frequência de modulação f_mod para obter um sinal modulado S_mod.

[00089] A figura 7a ilustra a variação como uma função de

tempo na	frequência de	oscilador	local f₀L (t) e	na
frequência	de sinal fs	(t), tendo	sido subtraída	a
frequência	óptica média	fO para maior	clareza.
[00090] A	l figura 7b	ilustra os	dois componentes	de
freqüência	do sinal de	batimento	Sb, fs-f_0L e f_0L-	-fs.

Especificamente, como é real, tem um componente de frequência positiva e um componente de frequência negativa. [00091] A figura 7c ilustra a variação em função do tempo na freqüência do sinal modulado obtido S_mod. O sinal de batimento real lidar Sb é modulado de uma forma complexa digitalmente com uma frequência associada à forma de onda, ou seja, f_0L-f0, onde fO é a frequência média da fonte de laser L. Uma frequência instantânea é então reconstruída para o sinal modulado S_mod, esta freqüência instantânea correspondente a: [00092] fs-foL + (foL-f0) = fs-fO [00093] foL-fs + (foL-f0) = 2f_0L - fO - fs [00094] Em seguida, uma etapa 502 consiste em desmodular de um modo complexo o sinal modulado S_mod com n frequências de desmodulação f_demod (i) com um declive único igual a um declive de frequência ai da frequência de modulação f_mod, respectivamente, para obter n sinais demodulados S_demod

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17/31 (i) . Assim sendo, n demodulações complexas são aplicadas usando n sinais digitais f_demod (i) de declive único ai.

[00095] Para levar em conta a periodicidade da forma de onda, recomenda-se retornar regularmente a zero. As frequências de desmodulação fdemod (i) são preferivelmente periódicas com um múltiplo de TFO, e preferivelmente têm um período igual ao TFO. Esta igualdade torna possível fazer coincidir os platôs de frequência (e portanto as linhas, após análise espectral) dos vários períodos de forma de onda analisados: para cada declive de frequência ai, a linha associada aparecerá na mesma frequência vai e, portanto, a energia associada a um sinal alvo será concentrada na mesma linha após a análise de tempofreqüência.

[00096] As figuras 7d e 7e ilustram a variação em função do tempo nas freqüências de desmodulação f_mod (0) (para declive αθ) e f_mOd (1) (para declive al), respectivamente.

[00097] Para reiniciar as várias frequências, a frequência de desmodulação do índice i (correspondente a um declive ai) é mudada por um tempo de mudança tdi que depende de i, de n e do período de modulação T_F0. Preferivelmente, o tempo de mudança é igual a: [00098] tdi = i/n*T_F0[00099] Portanto, para 2 declives f _mOd (0) não é mudado f _mOd (1) é mudado por T_F0/2 (vide figura 7e) . [000100] As figuras 7f e 7g ilustram a variação em função do tempo no sinal desmodulado S_demod(0) e S_demod(l)f respectivamente.

[000101] Cada desmodulação corresponde à busca pelo sinal de interesse em todas as caixas de distância. Um platô de

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18/31 freqüência característica vai é então encontrado no sinal desmodulado do índice i. Para o caso de 2 declives, S_demOd (0) permite que vaO seja determinado enquanto que S_demOd (1) permite que vai seja determinado. A frequência vai corresponde ao deslocamento, medido em um instante em que fs (t) -fO tem um declive de frequências ai, entre a frequência de desmodulação f_mod (i) e a frequência fs (t) fO, tendo ela próprio sido reconstruída utilizando o modulação do sinal de batimento com a frequência f_OL-f0.

[000102] Cada frequência vai corresponde ao deslocamento, medido em um instante em que fs (t) -fO tem um declive de frequências ai, entre a frequência de desmodulação f_mOd (i) e a frequência fs (t) -fO, tendo ele próprio sido reconstruído utilizando o modulação do sinal de batida com a frequência f_OL-f0.

[000103] Na figura 7f, o platô mais amplo corresponde a + vaO, enquanto o platô mais estreito corresponde a -v_a0. Especificamente, a função de desmodulação é adaptada à frequência de interesse, aqui + vaO (velocidade radial do alvo positivo) . Do mesmo modo na figura 7g, o platô mais amplo corresponde a + vaO, enquanto o platô mais estreito corresponde a -v_al.

[000104] Para medir estas frequências características, o método 50 de acordo com a invenção também compreende uma etapa 503 de determinação de densidades espectrais n SP (i) dos sinais n desmodulados. Sdemod (i) · É uma questão de realizar uma análise de tempo / frequência, isto é, uma transformada de frequência do sinal Sdemod (i) (t), para fazer com que a frequência característica vai apareça na forma de picos. Vantajosamente, é possível incluir um

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19/31 janelamento temporal que depende da faixa de distância da análise e do declive de frequência de análise.

[000105] A figura 8 ilustra as densidades espectrais SP (0) (figura 8a) e SP (1) (figura 8b) dos espectros determinados a partir dos sinais S_demod (0) e S_demod(l) · A freqüência característica buscada vai tem a maior densidade espectral. Um pico mais fraco é encontrado na frequência oposta. Um pico negativo na frequência zero deve-se à filtragem do sinal em baixas frequências.

[000106] Em seguida, o método de acordo com a invenção compreende uma etapa 504 de determinação das n frequências características vai correspondentes ao máximo das n densidades espectrais SP (i), respectivamente.. Especificamente, a freqüência que possui o maior platô no sinal S_demod / i (t), que corresponde à freqüência característica procurada, é a freqüência que possui a maior densidade espectral.

[000107] Um segundo platô de duração menos substancial (e, portanto, levando a uma linha menos intensa após a análise espectral) também está presente, mas a freqüência correspondente tem uma densidade espectral menor do que a da freqüência característica. Este sinal se origina das modulações e desmodulações descritas acima no outro componente do sinal de batimento, isto é, o componente gerado pela detecção real (componente de freqüência negativa se o sinal alvo corresponder a uma freqüência positiva ou, inversamente, componente de freqüência positiva se o alvo sinal corresponder a uma frequência negativa).

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20/31 [000108] Por último, o método 50 compreende uma etapa 505 de determinação da informação sobre a velocidade v e informação sobre a distância D do alvo T a partir das referidas n frequências características vai, utilizando a fórmula:

2v 2a<D [000109] v_a =-~-T¹ A C [000110] Para 2 inclinações de frequência:

[000112] Note que as fórmulas acima são válidas quando a frequência do laser não é alterada por um modulador acústico-óptico. Quando for este o caso, onde fMAO é a mudança de frequência, as frequências características são calculadas com a fórmula:

[000113] v_a. =^--²-^- + f_MAo ¹ A C [000114] A invenção é, evidentemente, compatível com essa mudança, desde que a etapa 505 da determinação d e v dos valores das frequências características seja adaptado correspondentemente.

[000115] A figura 7 corresponde a um alvo em movimento com uma velocidade de 40 m / s a uma distância de 12 km, e a forma de onda do sinal f_mOd compreende 2 declives αθ = 0,2 MHz / ps e al = -0,2 MHz / ps para um laser médio freqüência de 1,55 pm, ou seja, 193,41 THz. O período do T_F0 é igual a 532 ps.

[000116] As frequências características detectadas são vaO = 35,6 MHz e vai = 67,6 MHz. Para S_mOd (0), um pico mais fraco permanece em -35,6 MHz e para S_mOd (1) a -67,6 MHz, correspondendo ao platô mais estreito.

[000117] A figura 9 é equivalente à figura 7, mas para um alvo localizado a uma distância de 18 km.

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21/31 [000118] A figura 9a ilustra a variação como uma função do tempo na freqüência do oscilador local f_0L(t) e na freqüência do sinal fs (t).

[000119] A figura 9b ilustra os dois componentes de freqüência do sinal de batimento Sb, fs-f_0L e f_0L-fs.

[000120] A figura 9c ilustra a variação em função do tempo na freqüência do sinal modulado obtido S_mOd· [000121] As figuras 9d e 9e ilustram a variação em função do tempo nas freqüências de desmodulação f_mOd (0) (para declive αθ) e f_mOd (1) (para declive al), respectivamente.

[000122] As figuras 9f e 9g ilustram a variação em função do tempo no sinal desmodulado S_demod(0) e S_demod(l)f respectivamente.

[000123] Podemos observar que os platôs reaparecem, mesmo a uma distância maior. As frequências características detectadas são w0 = 27,6 MHz e vai = 75,6 MHz. Quase não existem picos a -27,6 MHz e -75,6 MHz [000124] Assim, o método proposto evita testar todas as caixas de distância (solução computacionalmente dispendiosa) e permite, através de uma simples operação de modulação / desmodulação, a distância do alvo a ser determinado, desde que a potência do laser permaneça suficiente. Os picos gerados a partir do sinal de retrodispersão reaparecem, permitindo assim que seja obtido um método que não é mais limitado pelo processamento do sinal, mas apenas pela potência do laser.

[000125] O cálculo é realizado com base no sinal de batimento digitalizado Sb (t) à medida que o tempo passa.

[000126] Matematicamente, a etapa 501 de modulação com a frequência

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22/31 [000127] f _mod (t) = f ol (t) - f 0 [000128] equivale a multiplicar o sinal Sb (t) per urn número complexo C (t), que também é digitalizado, igual a:

[000129] C = exp [2;π f°(J_OL(u) -/õ)du] = exp [2jF f°(f_mod(u))du] [000130] Ou seja, S_mod(t) = C*Sb(t) [000131] fO: frequência do laser sem modulação [000132] fOL: frequência do oscilador local [000133] Em seguida, na etapa de desmodulação 502, cada desmodulação equivale a multiplicar o sinal S_mod (t) por um número complexo Ci (t) definido como segue::

[000134] Cf = exp 2;π /θ |α_έ (u — (^gi(u) + floor (““)) * “f²)] úuj [000135] Onde i é o índice da inclinação ai, com i variando de 0 a n-1, [000136] T_F0 é o período da forma de onda, [00013 7] gt(u) = floor (—---) \ni pq n/ [000138] piso sendo a função de arredondamento (por exemplo, piso (2.6) = 2 e piso (-3.2) = -4) [000139] Ou seja, no final:

[000140] S_demod/i(t) = S_b(t).exp[2pi /^[/olCw) ~ fo ~ (u(^gáu) + floor du} [000141] S_demod/i(t) = S_b(f).exp[2jnf^[f_mod(.u) - (u - ^0í(u) + /ί+ιλ\ t’foAI i 1 floor I — I1 * — I1 din [000142] A porção aiu corresponde à porção linear, a porção η / 2.gi (u).T_F0 / 2 expressa o reinicialização regular a zero e a mudança de tempo, e o piso da porção (i +1/2) * T_F0 / 2 corresponde a uma mudança em frequência, permitindo uma situação em que a velocidade e a distância do alvo são zero para serem mudadas para a frequência zero. A última mudança em freqüência compensa um efeito

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23/31 parasitário gerado pela mudança de tempo associada à função g_d (u) .

[000143] Note que se os vértices da forma de onda forem arredondados, estas equações permanecerão válidas porque esta forma arredondada é levada em conta na definição de

S : ( t ) · [000144] A etapa 503 de obtenção das densidades espectrais

SP (i) é tipicamente realizada por transformada de frequência, tomando o quadrado do módulo da transformada de

Fourier do sinal temporal S_demod/i (t) :

[000145] Sfi-Çv) = FFT^SdemodÇt}

Vi-(u- (^gdu) + floor du

FFT j S_b (t). exp

2J_o í fmod (Λ¹) [000146] Preferivelmente, a etapa 503 de determinação de cada densidade espectral compreende sub-etapas de:

[000147]	determinação	de	uma	pluralidade	de	densidades
espectrais	elementares para	uma	pluralidade	de	intervalos
de tempo mais curtos õt	do	que,	ou iguais	ao	período de
modulaçao T [000148]	FO/· determinação	de	cada densidade	espectral de
índice i	SP(i) a partir	da	soma da pluralidade de

densidades espectrais elementares.

[000149]	Preferivelmente,	cada densidade espectral
elementar	é determinada por	transformada rápida de Fourier
(FFT).
[000150]	Especificamente,	para simplificar o

processamento, as transformadas de Fourier realizadas durante o período da forma de onda podem ser somadas diretamente (em energia). Um acúmulo não coerente de densidades espectrais elementares, que são então calculadas, é então realizado.

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24/31 [000151] Esta operação permite que computações rápidas sejam realizadas, cada densidade espectral elementar sendo computada em um curto periodo de tempo õt.

[000152] Por exemplo, para uma frequência de amostragem de 125 MHz e um periodo TFO de 500 ps, realização de uma pluralidade de computações de FFT em um õt de 30 ps (correspondendo a 4000 pontos) é muito mais eficaz do que realização de uma computação ao longo da duração total do TFO (muitos pontos).

[000153] Além disso, a realização de uma média sobre um certo número de FFTs durante um periodo permite que a relação sinal-ruido do SPi (v) seja melhorada sem perda de informação, escolhendo judiciosamente os instantes nos quais o sinal é acumulado. Especificamente, o ruido é geralmente limitado pelo ruido de fótons. O sinal e o ruido têm uma distribuição estatística chi2 e, portanto, a razão sinal-ruido diminui como 1 / sqrt (N) onde N é o número de densidades espectrais calculadas em média. As figuras 8a e 8b correspondem a uma média das densidades espectrais SP (0) e SP (1) realizadas ao longo de várias centenas de FFTs (N = 864).

[000154] O sinal descrito pelas freqüências instantâneas entre os platôs tem uma potência proporcional à potência do sinal concentrada nos platôs de freqüência, mas é distribuído sobre um número claramente maior de canais espectrais. Após análise de tempo / frequência, este sinal é então diluído na banda de análise e leva:

[000155] - a curta distância, a ruído adicional que diminui a razão de sinal-ruido (SNR). Esta diminuição não é, no entanto, importante, uma vez que a curta distância a

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SNR é alta. De acordo com uma forma de concretização, se for desejado evitar esta diminuição, é adicionado um intervalo de intervalos de tempo de pesquisa que conduz a um platô de frequência para garantir um SNR máximo.

[000156] - a longa distância (para um SNR mais baixo), o ruído adicional permanece menor do que o ruído de detecção (em particular o ruído de fóton do oscilador local), mas diminuindo o tempo de acumulação apenas àqueles instantes nos quais o sinal está presente, permite que o ruído de detecção seja diminuído.

[000157] Além disso, a realização de uma média sobre um certo número de FFT durante um período permite que a duração de uma transformada de Fourier seja ajustada ao tempo de coerência do alvo (o que depende, em particular, dos movimentos deste alvo), otimizando também a razão de sinal-a-ruído.

[000158] A densidade espectral calculada é preferivelmente igual à média das densidades espectrais elementares, a fim de obter sempre valores numéricos normalizados.

[000159] Do ponto de vista prático, os cálculos de modulação / desmodulação, a computação FFT e a computação do quadrado do módulo são executados à medida que o sinal de batimento é digitalizado, em tempo real. Em seguida, no final de um certo tempo de acumulação, as densidades espectrais SP (i) são obtidas pela realização da média das densidades espectrais elementares acumuladas (ver figura 14 abaixo).

[000160] A invenção se aplica a qualquer valor de n maior ou igual a 2. A Figura 7 ilustra o método aplicado para n = 2. Para remover ambigüidades associadas a qualquer

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26/31 sobreposição, é preferivelmente usada uma forma de onda com 4 declives de freqüência αθ, al, a2, «3. Especificamente, a determinação de 4 freqüências características leva a um sistema de 4 equações, com 2 incógnitas, v e d. Isso permite que uma redundância seja obtida e, portanto, uma das equações a ser usada para remover ambiguidades associadas a quaisquer sobreposições espectrais e outra como um parâmetro de confiança. Este parâmetro de confiança pode ser, por exemplo, o resíduo da inversão entre as frequências vai e a distância e a velocidade radial. Esta inversão pode ser obtida por uma técnica de mínimos quadrados, opcionalmente uma técnica iterativamente re-ponderada de quadros mínimos (IRLS).

[000161] Assim como na figura 7 para o caso de uma forma de onda de 2-declives, a figura 10a ilustra a variação ao longo do tempo nas freqüências f_0L (t) e fs (t), sendo a freqüência óptica média fO subtraída para maior clareza. A Figura 10b ilustra a variação ao longo do tempo em fs-f_0Lpara o caso de 4 declives. Podemos verificar que na figura 10b que esta variação na frequência ao longo do tempo contém 4 platôs correspondentes às 4 frequências características.

[000162] Assim como na figura 7, para o caso de uma forma de onda de 2 declives, a figura 11b ilustra os dois componentes de freqüência do sinal de batimento lidar Sb, fs-f₀L e f_0L-fs e a figura 11c ilustra a variação em função do tempo na freqüência do sinal modulado obtido S_mOd para uma forma de onda que compreende 4 declives. As figuras 12a, 12b, 12c e 12d ilustram a variação como uma função do tempo nas freqüências de desmodulação f_mOd (0) (para declive

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27/31 αΟ) e f_mOd (1) (para declive al), f_mOd (2) (para declive α2) e fmod (3) (para declive «3 ) , respectivamente, e figuras 12e, 12f, 12g e 12h ilustram a variação como a função do tempo no sinal demodulado S_demod (0), S_demo_d (1), Sdemod (2) e Sdemod (3) ), respectivamente.

[000163] Para 4 declives, f_mOd (0) não é mudado (consulte a figura 12a), f_mOd (1) é mudado pelo TFO / 4 (consulte a figura 12b), f_mOd (2) é mudado pelo TFO / 2 (consulte a figura 12c) e f_mOd (3) é mudado por ³/4.T_FO (veja a figura 12d) .

[000164] As figuras 10 e 11 correspondem ao caso de um alvo localizado a 12 km, movendo-se a 40 m / s, a freqüência f_mOd com os seguintes valores de declive (laser de freqüência ótica fO = 1,55 pm) : [000165] «0 = 0.2 MHz/ps [000166] al = -0.2 MHz/ps [000167] «2 = 0.3 MHz/ps [000168] «3 = -0.3 MHz/ps [000169] Por transformada no domínio da freqüência, as freqüências características (platôs mais longos) são detectadas: 35.6 MHz («o), 67.6 MHz (oq) , 27.6 MHz («2) and 75.6 MHz («3) .

[000170] Há também picos mais fracos nas frequências opostas.

[000171] A invenção também se refere a um sistema coerente (ilustrado na figura 13) que compreende:

[000172] - uma fonte coerente L periodicamente modulada em frequência, [000173] - um dispositivo DE para emitir um sinal óptico gerado pela fonte coerente e um dispositivo DR para receber

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28/31 um sinal retrodisperso por um alvo T que é iluminado pelo lidar, [000174] - um fotodetector D configurado para gerar um sinal de batimento Sb a partir da interferência entre um sinal óptico referido como o oscilador local, com uma frequência de oscilador local f_0L (t), e o sinal óptico retrodisperso, a frequência do oscilador local f_0L (t ) consistindo na soma de um valor médio fO e de uma frequência de modulação f_mod (t) que é gerada pela modulação da fonte, sendo a frequência de modulação periódica com um período de modulação T_F0, compreendendo cada período n porções lineares tendo n declives de frequência ai, respectivamente, n sendo maior ou igual a 2, i variando de 0 a n-1, [000175] - uma unidade de processamento UT configurada para: [000176] digitalizar o sinal de batimento, [000177] modular de forma complexa o sinal de batimento Sb com a frequência de modulação f_mod para obter um sinal modulado S_mod, [000178] desmodular de forma complexa o sinal modulado S_modcom n frequências de desmodulação f_demod (i) , cada uma tendo um declive único igual ao respectivo declive de frequência ai da frequência de modulação, para obter sinais n demodulados S_demod(i), [000179] determinar n densidades espectrais SP(i) dos n sinais desmodulados, [000180] determinar n frequências características

\)_aicorrespondendo ao máximo das n densidades espectrais SP (i), respectivamente,

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29/31 [000181] determinar informação sobre a velocidade V e informação sobre a distância d do alvo T a partir de ditas n frequências características v_ai.

[000182] Vantajosamente, a unidade de processamento UT é adicionalmente configurada para determinar, para cada densidade espectral, uma pluralidade de densidades espectrais elementares para uma pluralidade de intervalos de tempo mais curtos ou iguais ao período de modulação T_F0, sendo a densidade espectral SP (i) determinada a partir do soma da pluralidade de densidades espectrais elementares. Preferivelmente cada densidade espectral elementar é determinada por transformada rápida de Fourier (FFT). Preferivelmente, a densidade espectral é igual a uma média das densidades espectrais elementares.

[000183] Preferivelmente, a unidade de processamento UT compreende n canais, um canal por declive, cada canal operando em paralelo com os outros e sendo configurado para determinar a frequência associada. Especificamente, a modulação e a desmodulação podem ser realizadas simultaneamente, levando a um baixo custo computacional (consistindo em uma única multiplicação complexa).

[000184] Um exemplo de implementação de uma arquitetura paralela de 4 canais (4-declives) na unidade de processamento UT é ilustrado na figura 14.

[000185] O sinal de batimento Sb é digitalizado usando um conversor analógico / digital ADC (por exemplo, um conversor de 14 bits e 125 MHz) e, opcionalmente, filtrado por um filtro de frequência F. O sinal digitalizado e filtrado é então distribuído entre os 4 canais. Cada canal opera em paralelo com os outros e implementa a mesma cadeia

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30/31 de processamento. Apenas o valor da frequência de desmodulação f_demOd (ί) (e a sua mudança de tempo) é diferente de uma cadeia para a seguinte.

[000186] O módulo 2 permite definir a amplitude e a fase das funções de modulação e desmodulação C e f_mod (i) . O produto dessas funções é então avaliado no módulo 3. [000187] O módulo 4 permite a multiplicação complexa do sinal de batimento digitalizado Sb e a função computada no módulo 3 (produto da função de modulação C e da função de desmodulação f_mOd (i) ) · [000188] O módulo 5 realiza as complexas transformadas rápidas de Fourier (FFTs) . O módulo 6 calcula a norma quadrada das transformadas de Fourier.

[000189] O módulo 7 soma as densidades de potência espectrais durante um tempo definido pelas características fornecidas pelo módulo 12 (duração, taxa de repetição, etc.) . Este resultado é transferido para um armazenamento temporário 8 antes de ser transferido através de um servidor TCP 9 para e explorado em uma segunda parte do processamento de sinal que pode ser realizado mais lentamente. Esta segunda parte, módulo 11 na figura 14, permite a detecção de picos e a avaliação das freqüências a serem realizadas e computa v e d considerando todas essas freqüências características. Esta etapa pode, por exemplo, ser realizada utilizando a técnica de mínimos quadrados ou a técnica de mínimos quadros interativa com a contribuição de novos pesos (IRLS), sendo tais técnicas conhecidas na literatura especializada.

[000190] A invenção também se refere a um produto de programa de computador que compreende instruções de código

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31/31 permitindo que as etapas do método de processamento de acordo com a invenção sejam realizadas.

[000191] Nas várias formas de concretização variantes do sistema de acordo com a invenção, os módulos computacionais podem ser dispostos em várias arquiteturas e, em particular, cada etapa do método pode ser implementada por um módulo separado ou em contrapartida, todas as etapas podem ser agrupadas dentro um único módulo computacional. [000192] Cada um dos módulos computacionais que o sistema de acordo com a invenção inclui pode ser produzido em software e / ou hardware. Cada módulo pode consistir, em particular, em um processador e em uma memória. O processador pode ser um processador genérico, um processador especifico, um circuito integrado especifico de aplicativo (ASIC) ou um FPGA (field-programmable gate array)

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método (50) para processamento de um sinal gerado por um lidar coerente, CARACTERIZADO pelo fato de que ele compreende uma fonte coerente (L) que é periodicamente modulada em frequência,

- um sinal de batimento (Sb) sendo gerado por um fotodetector (D) a partir da interferência entre um sinal óptico referido como o oscilador local, tendo uma

frequência de oscilador local (fol (t) ) , e um sinal óptico retrodisperso por um alvo (T) iluminado sinal de batimento sendo digitalizado, pelo lidar, dito - a frequência do oscilador local ( f OL (t) )

consistindo na soma de um valor médio (f0) e de uma frequência de modulação (f_mOd (t)) gerada pela modulação da fonte, a frequência de modulação sendo periódica com um período de modulação (T_F0) , compreendendo cada período n porções lineares com n declives de frequência (ai), respectivamente, sendo n maior ou igual a 2, o método compreendendo etapas de:

- modulação (501) de uma forma complexa do sinal de batimento (Sb) com a frequência de modulação (f_mOd) para obter um sinal modulado (S_mod),

- desmodulação (502) de um modo complexo, do sinal modulado (S_mOd) com n frequências de desmodulação (fdemod (i)) tendo cada um declive único igual ao respectivo declive de frequência (ai) da frequência de modulação (fmod) , para obter n sinais demodulados (S_demod (i)),

- determinação (503) de n densidades espectrais (SP (i)) dos sinais n desmodulados (S_demOd (i)),

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- determinação (504) de n frequências características (vai) correspondentes ao máximo das n densidades espectrais (SP (i)), respectivamente,

- determinação (505) de informação sobre a velocidade (v) e informação sobre a distância (d) do alvo (T) das referidas n frequências características(ν_αΡ) .

2. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinação de cada densidade espectral compreende subetapas de:

determinação de uma pluralidade de densidades espectrais elementares para uma pluralidade de intervalos de tempo mais curtos do que, ou iguais ao período de modulação (T _F0) ,

- determinação de dita densidade espectral SP (i) a partir da soma da pluralidade de densidades espectrais elementares.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada densidade espectral elementar é determinada por transformada de Fourier rápida (FFT) , e em que a densidade espectral é igual a uma média das densidades espectrais elementares.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada frequência de desmodulação (fdemod (i)) é periódica com o período de modulação (T_F0) .
5. Método de acordo com a reivindicação 4, CARACTERI ZADO pelo fato de que os declives de frequência (ai) são indexadas por um índice i variando de 0 a n-1 e em que cada frequência de desmodulação (fdemod (i)) com um declive do de índice i é mudada temporariamente em relação

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à frequência de modulaçao (f_mOd) por um tempo de mudança(tdi) c jue depende de i, de n e do periodo de modulação (T_F0) • 6. Método de acordo com qualquer uma das

reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a forma de onda compreende 4 declives αθ, al, a2, «3 com:

od = - aO e a3 = - a2
7. Sistema coerente lidar CARACTERIZADO pelo fato de que ele compreende:

uma fonte coerente (L) que é periodicamente modulada em frequência,

- um dispositivo (DE) para emitir um sinal óptico gerado pela fonte coerente e um dispositivo (DR) para receber um sinal retrodisperso por um alvo (T) que é iluminado pelo lidar,

- um fotodetector (D) configurado para gerar um sinal de batimento (Sb) a partir da interferência entre um sinal óptico referido como o oscilador local, com uma frequência de oscilador local (f_0L (t)), e o sinal óptico retrodisperso, a frequência do oscilador local f_0L (t ) consistindo na soma de um valor médio (fO) e de uma frequência de modulação (f_mOd (t)) que é gerada pela modulação da fonte, sendo a frequência de modulação periódica com um periodo de modulação (T_F0), compreendendo cada periodo n porções lineares tendo n declives de frequência (ai), respectivamente, n sendo maior ou igual a 2, i variando de 0 a n-1,

- uma unidade de processamento (UT) configurada para: digitalizar o sinal de batimento,

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4/5 modular de forma complexa o sinal de batimento (Sb) com a frequência de modulação (f_mod) para obter um sinal modulado (S_mOd)f desmodular de forma complexa o sinal modulado (S_mod ) com n frequências de desmodulação (fdemod (i)), cada uma tendo um declive único igual ao respectivo declive de frequência (ai) da frequência de modulação, para obter n sinais demodulados S_demOd(i)f determinar n densidades espectrais (SP(i)) dos n sinais desmodulados, determinar n frequências (características (v_ad) correspondendo ao máximo das n densidades espectrais (SP (i)), respectivamente, determinar informação sobre a velocidade (v) e informação sobre a distância (d) do alvo (T) a partir de ditas n frequências características (v_di) .
8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de processamento (UT) é ainda configurada para determinar, para cada densidade espectral, uma pluralidade de densidades espectrais elementares para uma pluralidade de intervalos de tempo mais curtos ou iguais ao período de modulação (TFO) , dita densidade espectral (SP (i)) sendo determinada a partir da soma da pluralidade de densidades espectrais elementares.
9. Sistema lidar de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que cada densidade espectral elementar é determinada por transformada de Fourier rápida (FFT) , e em que a densidade espectral é igual a uma média das densidades espectrais elementares.

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10. Sistema lidar de acordo com uma das reivindicações de 7 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de processamento (UT) compreende n canais, um canal por declive, cada canal operando em paralelo com os outros e sendo configurado para determinar a frequência associada.
11. Produto de programa de computador, CARACTERIZADO pelo fato de que dito programa de computador compreende instruções de código permitindo que as etapas do método de processamento como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, sejam executadas.