CN110426712B

CN110426712B - 双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置方法

Info

Publication number: CN110426712B
Application number: CN201910746911.1A
Authority: CN
Inventors: 李姝熠; 武腾飞; 张磊
Original assignee: Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Current assignee: Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2039-08-14
Also published as: CN110426712A

Abstract

本发明公开的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置及方法，属于光电精密测量领域。本发明的装置包括信号调理电路模块、A/D高速采集模块、FPGA控制模块、晶振时钟源模块、测距结果上位机及显示模块、DSP信号解调模块、粗测距离值串口接收模块及电源模块。本发明还公开基于所述装置实现的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调方法，利用测距信号同步触发实现测距参数同步实时获取，通过多种阈值的提取实现不同特征测距信号的实时自适应解调，具有算法简单、响应时间快、解算速率高、环境适应性强及可同步实时采集参数等优点，有利于双飞秒光学频率梳测距系统测量精度、测量速率的提高及复杂环境下距离目标的在线实时实际工程测量。

Description

双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置方法

技术领域

本发明涉及一种双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置及方法，属于光电精密测量领域。

背景技术

随着飞秒激光技术的发展，飞秒光学频率梳凭借其时域和频域特性在距离测量领域发挥着重要作用。其中，基于外差法的双飞秒光学频率梳测距技术有效地克服了干涉法以及传统飞行时间法无法同时满足测距范围及测量精度的缺点，在科学研究和工程应用领域具有重要意义。该技术利用飞秒光学频率梳光谱范围宽、脉冲宽度窄、重复频率稳定性高等优点，使用两台重复频率具有一定差值的飞秒光学频率梳实现脉冲的时域重合，从而将飞行时间测距与光学干涉测距结合起来，能在保证测量精度的同时极大地扩展测距范围，具有测量精度高、更新速率快的优势，在无测量盲区的前提下，可实现大尺寸绝对距离的测量，具有广泛的应用前景。

在众多影响测距精度的因素中，双飞秒光学频率梳测距信号的快速有效解调对于提高测距精度及测量速率具有重要意义。依据双飞秒光学频率梳测距原理，测距信号由参考信号及目标信号脉冲对组成，该脉冲对出现频率由双飞秒光学频率梳重复频率差值决定，距离值的解算需要提取测距信号中每个脉冲峰值对应的时刻，并计算参考信号和目标信号脉冲之间的时间差，结合信号光重复频率值及粗测距离值进一步获得最终的距离值。一方面，高精度的距离获得需要同时获得两台飞秒光学频率梳重复频率值、粗测距离值及测距信号等参数，目前常采用频率计数器及高速数字化仪等独立器件分别获取相关参数，难以保证参数间的同步实时采集，从而降低测量精度及测量速率。另一方面，由于测距光源量子噪声、脉冲重复频率抖动及数据采集量化噪声等因素的影响，测距信号包含复杂的干扰噪声，并存在谱峰重叠及不规则峰形等问题，同时测距光源偏振态及锁模状态的不同，使测距信号幅值及脉冲形状变化较大。现有解调算法存在算法复杂、参数设置难以适应多种特征信号的提取的缺点，难以实现不同信噪比、不同脉冲形状的测距信号的解调，从而影响距离值实时测量及测量精度的提高。综上所述，在提高测量精度及测量速率的前提下，现有双飞秒光学频率梳测距信号解调技术难以满足复杂环境下距离目标的在线实时实际工程测量的高适应性需求。

发明内容

为克服现有双飞秒光学频率梳测距信号解调技术中无法同步采集及适应性较差等缺点，本发明公开的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置及方法要解决的问题是：利用测距信号同步触发实现测距参数同步实时获取，通过多种阈值的提取实现不同特征测距信号的实时自适应解调，具有算法简单、响应时间快、解算速率高、环境适应性强及可同步实时采集参数等优点，有利于双飞秒光学频率梳测距系统测量精度、测量速率的提高及复杂环境下距离目标的在线实时实际工程测量。

所述实际工程领域包括大尺寸装配及GPS地面基线测量等领域的距离测量。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置及方法，基于同步触发技术，在高速采集测距信号的同时，将测距信号作为触发信号，同步获取两台飞秒光学频率梳重复频率值及粗测距离值，实现参数同步实时获取。基于自适应算法，通过信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值的提取，对测距信号进行信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合等处理，实现测距信号的实时自适应解调，从而获得距离值。本发明具有算法简单、响应时间快、解算速率高、环境适应性强及可同步实时采集参数等优点，有利于双飞秒光学频率梳测距系统测量精度、测量速率的提高及复杂环境下距离目标的在线实时实际工程测量。

本发明公开的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置，包括信号调理电路模块、A/D高速采集模块、FPGA控制模块、晶振时钟源模块、测距结果上位机及显示模块、DSP信号解调模块、粗测距离值串口接收模块及电源模块。

所述信号调理电路模块主要用于测距信号、扫描光重频信号、信号光重频信号及测频基准信号前级并行预处理。其中，对测距信号进行低通滤波及噪声去除；对扫描光重频信号及信号光重频信号进行滤波、限幅、放大及整形；对测频基准信号进行限幅及放大。

所述A/D高速采集模块主要用于将预处理后的模拟测距信号转换为离散数字信号。

所述晶振时钟源模块用于为FPGA控制模块及DSP信号解调模块提供参考时钟。

所述测距结果上位机及显示模块用于将传输至上位机的测距结果实现可视化。

所述粗测距离值串口接收模块用于接收粗测距离值。

所述电源模块用于为整体装置模块和器件提供电源。

所述信号调理电路模块采用四路独立信号调理电路进行并行处理，由第一信号调理电路对测距信号进行低通滤波及噪声去除；由第二信号调理电路及第三信号调理电路分别对扫描光重频信号及信号光重频信号进行滤波、限幅、放大及整形；由第四信号调理电路对测频基准信号进行限幅及放大，通过四路前级并行预处理保证输入信号满足A/D高速采集模块及FPGA控制模块信号需求。

所述FPGA控制模块主要用于同步控制、采集控制、重频信号测量及串口通信控制。其中，同步控制主要将预处理后的模拟测距信号作为同步触发信号，产生同步闸门信号及同步读取信号，同时实现测距信号A/D高速采集、重频测量闸门及粗测距离值串口读取的同步触发，实现测距信号、扫描光重频信号、信号光重频信号、测频基准信号及粗测距离值信号的同步采集和读取；采集控制主要通过采样率参数控制A/D高速采集模块，从而实现数据定量定速采集、存储、变换和传输的功能；重频信号测量主要在同步闸门信号的控制下，对预处理后的扫描光重频信号、信号光重频信号及测频基准信号进行计数、锁存及计算，从而获得扫描光重频信号及信号光重频信号的重频值；串口通信控制主要在同步读取信号的控制下，与粗测距离值串口接收模块进行双向通信，读取粗测距离值，以及通过串口控制，与测距结果上位机及显示模块进行双向通信。

所述DSP信号解调模块主要用于对FPGA输出的扫描光重频值、信号光重频值、粗测距离值及离散化的数字测距信号进行处理，通过差频、信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合实现距离解调。其中，差频主要将扫描光重频值及信号光重频值做差，获得二者的重频差值；信号截取滤波重构主要通过重频差值截取双周期的离散化测距信号，获取信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值；自适应峰值搜索主要实现峰值位置及幅值存储；自适应高斯拟合主要通过高斯拟合实现峰值位置更新；距离计算主要结合粗测距离值、信号光重频值及获得的峰值位置比值实现距离值的计算。

本发明还公开双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调方法，基于所述双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置实现。针对现有双飞秒光学频率梳测距信号同步采集及高适应性解调需求，利用测距信号同步触发实现测距参数同步实时获取，通过多种阈值的提取实现不同特征测距信号的实时自适应解调。所述同步实时采集即在高速采集测距信号的同时，将测距信号作为触发信号，同步获取两台飞秒光学频率梳重复频率值及粗测距离值，实现参数同步实时获取。所述自适应解调即通过信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值的提取，对测距信号进行信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合等处理，实现测距信号的实时自适应解调，从而获得距离值。

同步实时采集以测距信号为同步触发信号，利用FPGA控制模块实现测距信号、信号光重复频率、扫描光重复频率及粗测距离值的同步获取。通过信号调理电路，将SMA接头输入的模拟测距信号进行低通滤波及噪声去除，利用预处理后的测距信号同时触发A/D采集控制、同步闸门信号产生及粗测距离值同步读取信号产生，其中，被触发的A/D采集控制进一步控制A/D高速采集模块，对模拟测距信号进行高速采集，将预处理后的模拟测距信号转换为离散数字信号，并进行存储，获得数字化测距信号；被触发的同步闸门信号，生成为固定高电平持续时间的门控信号，在该门控信号高电平状态下，采用三路计数器分别对经过信号调理电路模块预处理后的扫描光重频信号、信号光重频信号及测频基准信号进行脉冲计数，并分别锁存，通过计算扫描光重频信号与测频基准信号比例值、信号光与测频基准信号比例值分别获得扫描光重频值和信号光重频值；被触发的粗测距离值同步读取信号通过串口控制实现粗测距离值串口接收模块的通信，获取粗测距离值。在模拟测距信号的同步触发下，实现同步采集距离值解算所需的测测距信号、信号光和扫描光重频值及粗测距离值。

自适应解调算法主要包含信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合环节，将扫描光重复频率及信号光重频值进行差频，获得二者之间重频差值，截取离散测距信号双个脉冲对，提取信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值；通过自适应阈值参数的提取，对离散测距信号进行自适应峰值搜索，实现峰值位置及幅值存储，进一步进行自适应高斯拟合，实现峰值位置更新，减少不规则峰形的影响，通过离散测距信号脉冲对中目标脉冲峰值和参考脉冲峰值对应的时刻，获得参考信号和目标信号之间的时间差；结合粗测距离值及信号光重复频率值，获得最终距离值，从而实现双飞秒光学频率梳测距信号的同步实时自适应解调；

多种阈值包含信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值；其中，信号重构幅度阈值以提取有效测距脉冲信号并减少峰值搜索的时间为目标，即大于该阈值的点参与峰值搜索，该阈值取值为二倍的信号平均值与信号最小值之差；峰值搜索宽度阈值表征峰值搜索灵敏度，为有效探测脉冲对中较低脉冲的峰值，峰值搜索宽度阈值需小于单个脉冲对的点数；高斯拟合宽度阈值表征脉冲峰值附近参与拟合的点数，取上升沿和下降沿宽度的最小值；

自适应解调以信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值的设置，利用DSP信号解调模块通过对测距信号进行信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合等处理，实现离散测距信号脉冲对峰值时刻提取，从而实时获得距离值。将FPGA计算的扫描光重复频率及信号光重频值进行差频，获得二者之间重频差值，结合A/D高速采集模块能够截取离散测距信号双个脉冲对，从而依据信号特征提取信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值。其中，信号重构幅度阈值以提取有效脉冲信号减少峰值搜索的时间为目标，即大于该阈值的点参与峰值搜索，该阈值取值为二倍的信号平均值与信号最小值之差；峰值搜索宽度阈值表征峰值搜索灵敏度，为有效探测脉冲对中较低脉冲的峰值，峰值搜索宽度阈值需小于单个脉冲对的点数；高斯拟合宽度阈值表征脉冲峰值附近参与拟合的点数，取上升沿和下降沿宽度的最小值。通过以上自适应参数的提取，对离散测距信号进行自适应峰值搜索，实现峰值位置及幅值存储，进一步进行自适应高斯拟合，实现峰值位置更新，减少不规则峰形的影响，通过离散测距信号脉冲对中目标脉冲峰值和参考脉冲峰值对应的时刻，获得参考信号和目标信号之间的时间差。结合粗测距离值及信号光重复频率，获得最终距离值，从而实现双飞秒光学频率梳测距信号的同步实时自适应解调。

有益效果：

本发明公开的一种双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置及方法，利用测距信号同步触发实现测距参数同步实时获取，在高速采集测距信号的同时，将测距信号作为触发信号，同步获取两台飞秒光学频率梳重复频率值及粗测距离值，实现参数同步实时获取；基于自适应算法，通过信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值的提取，对测距信号进行信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合等处理，实现测距信号的实时自适应解调，从而获得距离值，即通过多种阈值的提取实现不同特征测距信号的实时自适应解调，本发明具有算法简单、响应时间快、解算速率高、环境适应性强及可同步实时采集参数等优点，有利于双飞秒光学频率梳测距系统测量精度、测量速率的提高及复杂环境下距离目标的在线实时实际工程测量，如大尺寸装配及GPS地面基线测量等领域的距离测量。

附图说明

图1为本发明中双飞秒光学频率梳测距信号实时同步自适应解调装置结构示意图；

图2为本发明中双飞秒光学频率梳测距信号解调参数实时同步采集示意图；

图3为本发明中双飞秒光学频率梳测距信号自适应解调方法阈值提取示意图；

图4为本发明中双飞秒光学频率梳测距信号自适应解调方法流程示意图。

其中，1-信号调理电路模块；2-A/D高速采集模块；3-FPGA控制模块；4-晶振时钟源模块；5-测距结果上位机及显示模块；6-DSP信号解调模块；7-粗测距离值串口接收模块；8-电源模块。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例公开的双飞秒光学频率梳信号实时同步自适应解调装置，包括信号调理电路模块1、A/D高速采集模块2、FPGA控制模块3、晶振时钟源模块4、测距结果上位机及显示模块5、DSP信号解调模块6、粗测距离值串口接收模块7及电源模块8。

将测距信号、扫描光重频信号、信号光重频信号及测频基准信号分别由4路SMA接头输入至信号调理电路模块1，信号调理电路模块1采用四路独立信号调理电路进行并行处理，由第一信号调理电路对测距信号进行低通滤波及噪声去除；由第二信号调理电路及第三信号调理电路分别对扫描光重频信号及信号光重频信号进行滤波、限幅、放大及整形；由第四信号调理电路对测频基准信号进行限幅及放大，通过四路前级并行预处理保证输入信号满足A/D高速采集模块及FPGA控制模块信号需求。

预处理后的测距信号输入至FPGA控制模块3中，作为同步触发信号同时触发A/D采集控制、同步闸门信号产生及粗测距离值同步读取信号产生，被触发的A/D采集控制进一步控制A/D高速采集模块2，对模拟测距信号进行高速采集，将预处理后的模拟测距信号转换为离散数字信号并进行存储，获得数字化测距信号；被触发的同步闸门信号，生成为固定高电平持续时间的门控信号，在该门控信号高电平状态下，采用三路计数及锁存进行并行处理，预处理后的扫描光重频信号经第一计数及第一锁存，预处理后的信号光重频信号经第二计数及第二锁存，预处理后的测频基准信号经第三计数及第三锁存，通过计算扫描光重频信号与测频基准信号比例值、信号光与测频基准信号比例值分别获得扫描光重频值和信号光重频值；被触发的粗测距离值同步读取信号通过第二串口控制实现粗测距离值串口接收模块7的通信，获取粗测距离值。通过模拟测距信号的同步触发，实现距离值解算所需的离散测距信号、信号光和扫描光重频值及粗测距离值获取。

将距离值解算所需的离散测距信号、信号光和扫描光重频值及粗测距离值并行输入至DSP信号解调模块6，进行测距信号自适应解调。将扫描光重复频率(f_r+Δf_r)及信号光重频值f_r进行差频，获得二者之间重频差值Δf_r，该重复频率差值为测距信号中参考和目标脉冲对出现的频率，结合A/D高速采集模块采样率F_s，可获得采样后离散测距信号单个脉冲对的点数为N＝F_s/Δf_r，通过该重频差值截取离散测距信号双个脉冲对并加以分析，从而依据信号特征提取信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值。其中，信号重构幅度阈值以提取有效脉冲信号减少峰值搜索的时间为目标；峰值搜索宽度阈值表征峰值搜索灵敏度；高斯拟合宽度阈值表征脉冲峰值附近参与拟合的点数。通过以上自适应参数的提取，对离散测距信号进行自适应峰值搜索，实现峰值位置及幅值存储，进一步进行自适应高斯拟合，实现峰值位置更新，减少不规则峰形的影响，通过离散测距信号脉冲对中目标脉冲峰值对应的时刻t_tar1、参考脉冲峰值对应的时刻t_ref1及下一周期参考脉冲峰值对应的时刻t_ref2，获得参考信号和目标信号之间的时间差τ_d。结合粗测距离值D及信号光重复频率f_r，依据公式1，获得最终距离值L，从而实现双飞秒光学频率梳测距信号的同步实时自适应解调。

式中，c为真空中的光速，n_g为空气折射率。

将解算出的距离值输入至FPGA控制模块3中，由第一串口控制与测距结果上位机及显示模块5进行双向通信，用于将传输至上位机的距离值实现可视化。晶振时钟源模块4用于为FPGA控制模块及DSP信号解调模块提供参考时钟，保证二者时序逻辑正常运行。电源模块8用于为整体装置模块和器件提供电源。

如图2所示，同步实时采集以测距信号为同步触发信号，实现测距信号、信号光重复频率、扫描光重复频率及粗测距离值的同步获取。模拟测距信号达到峰值时，同时触发A/D采集控制、同步闸门信号及距离粗测值同步读取信号产生。被触发的粗测距离值同步读取信号，为高定平持续时间一定的方波信号，在高电平持续时间下，实现粗测距离值同步读取。被触发的同步闸门信号，生成为固定高电平持续时间的门控信号，在该门控信号高电平状态下，同时采用三路计数器分别对经过信号调理电路模块预处理后的扫描光重频信号、信号光重频信号及测频基准信号进行并行脉冲计数，在相同闸门信号高向平时间控制下，扫描光重频信号脉冲数为N_x1，信号光重频信号脉冲数为N_x2，测频基准信号脉冲数为N_s，设测频基准信号频率为f_s，则扫描光重频值(f_r+Δf_r)与信号光重频值f_r如公式(2)及公式(3)所示。

如图3所示，测距信号自适应解调以信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值提取为关键。采集后的离散数字测距信号由多个参考及目标脉冲对组成，该脉冲对出现频率由双飞秒光学频率梳重复频率差值Δf_r决定，结合采样率F_s，采样后离散测距信号单个脉冲对的点数为N＝F_s/Δf_r。截取离散测距信号双个脉冲对，依据信号特征提取信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值，具体实现步骤如下：

Step 1：信号重构幅度阈值Amp_th以提取有效脉冲信号减少峰值搜索的时间为目的，即过滤信号底部噪声，大于该阈值的点参与峰值搜索，由于目标脉冲峰值小于参考脉冲峰值，难以确定较小脉冲的峰值信号幅度半宽，因此根据测距信号最小值Min及平均值Mean设置该阈值，即Amp_th＝Mean+(Mean-Min)。

Step 2：峰值搜索宽度阈值Wid_th表征峰值探测灵敏度，该阈值较大时，搜索效率高，但易忽略较低的目标光脉冲峰值，阈值较小时，搜索效率低，且单个脉冲中出现相邻的多个峰值，为有效探测脉冲对中较低脉冲的峰值，峰值搜索宽度阈值需小于单个脉冲对的点数N，即Wid_th<N。

Step 3：高斯拟合宽度阈值Fit_th表征脉冲峰值附近参与拟合的点数，通过判断峰值Peak和谷值Valley位置，能够获得双脉冲上升和下降沿宽度，为保证拟合数据的有效性，该值取上升沿和下降沿宽度的最小值。

如图4所示，本实施例还公开一种双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调方法，基于所述双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置实现。双飞秒光学频率梳测距信号自适应解调方法主要以信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值的设置，对测距信号进行信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合等处理，实现离散测距信号脉冲对峰值时刻提取，从而实时获得距离值。首先，读取信号光及扫描光信号重频值、测距信号及粗测距离值；其次，计算重复频率差值，结合采样率获取测距信号单个脉冲对点数；再者，截取测距信号双脉冲对，提取信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值；然后，通过以上自适应参数的提取，对离散测距信号进行自适应峰值搜索，实现峰值位置及幅值存储，进一步进行自适应高斯拟合，实现峰值位置及幅值更新，减少不规则峰形的影响；最后，通过距离计算获得最终距离值，从而实现双飞秒光学频率梳测距信号的同步实时自适应解调。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置，其特征在于：包括信号调理电路模块(1)、A/D高速采集模块(2)、FPGA控制模块(3)、晶振时钟源模块(4)、测距结果上位机及显示模块(5)、DSP信号解调模块(6)、粗测距离值串口接收模块(7)及电源模块(8)；

所述信号调理电路模块(1)主要用于测距信号、扫描光重频信号、信号光重频信号及测频基准信号前级并行预处理；

所述A/D高速采集模块(2)主要用于将预处理后的模拟测距信号转换为离散数字信号；

所述FPGA控制模块(3)主要用于同步控制、采集控制、重频信号测量及串口通信控制；

所述晶振时钟源模块(4)用于为FPGA控制模块(3)及DSP信号解调模块(6)提供参考时钟；

所述DSP信号解调模块(6)主要通过多种阈值的提取，采用信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合实现距离解调；多种阈值包含信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值；其中，信号重构幅度阈值以提取有效测距脉冲信号并减少峰值搜索的时间为目标，即大于该阈值的点参与峰值搜索，该阈值取值为二倍的信号平均值与信号最小值之差；峰值搜索宽度阈值表征峰值搜索灵敏度，为有效探测脉冲对中较低脉冲的峰值，峰值搜索宽度阈值需小于单个脉冲对的点数；高斯拟合宽度阈值表征脉冲峰值附近参与拟合的点数，取上升沿和下降沿宽度的最小值；

所述测距结果上位机及显示模块(5)用于将传输至上位机的测距结果实现可视化；

所述粗测距离值串口接收模块(7)用于接收粗测距离值；

所述电源模块(8)用于为整体装置模块和器件提供电源；

所述信号调理电路模块(1)包括四路独立信号调理电路，采用并行处理方式，由第一信号调理电路对测距信号进行低通滤波及噪声去除；由第二信号调理电路及第三信号调理电路分别对扫描光重频信号及信号光重频信号进行滤波、限幅、放大及整形；由第四信号调理电路对测频基准信号进行限幅及放大。

2.如权利要求1所述的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置，其特征在于：所述FPGA控制模块(3)包括A/D采集控制、同步闸门信号产生、同步读取信号产生、计数、锁存、重频计算及串口控制；将预处理后的模拟测距信号作为同步触发信号，同步触发A/D采集控制、同步闸门信号产生及同步读取信号产生；A/D采集控制主要通过采样率参数控制A/D高速采集模块(2)，对测距信号进行定量定速采集、存储、变换和传输；同步闸门信号高电平持续时间内，通过对预处理后的扫描光重频信号、信号光重频信号及测频基准信号并行计数、锁存及计算，获得扫描光重频信号及信号光重频信号的重频值；在同步读取信号的控制下，第二串口控制与粗测距离值串口接收模块(7)进行双向通信，读取粗测距离值；通过第一串口控制，将DSP信号解调模块(6)输出的距离值与测距结果上位机及显示模块(5)进行双向通信。

3.如权利要求1所述的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置，其特征在于：所述DSP信号解调模块(6)包括差频、信号滤波截取重构、自适应峰值搜索、自适应高斯拟合及距离计算；差频主要将扫描光重频值及信号光重频值做差，获得二者的重频差值；信号截取滤波重构主要通过重频差值截取双周期的离散化测距信号，获取信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值；自适应峰值搜索主要实现峰值位置及幅值存储；自适应高斯拟合主要通过高斯拟合实现峰值位置更新；距离计算主要结合粗测距离值、信号光重频值及获得的峰值位置比值实现距离值的计算。

4.双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调方法，基于权利要求1或2或3任一项所述的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调装置实现，其特征在于：针对现有双飞秒光学频率梳测距信号同步采集及高适应性解调需求，利用测距信号同步触发实现测距参数同步实时获取，通过多种阈值的提取实现不同特征测距信号的实时自适应解调；

所述同步实时采集即在高速采集测距信号的同时，将测距信号作为触发信号，同步获取两台飞秒光学频率梳重复频率值及粗测距离值，实现参数同步实时获取；

所述自适应解调即通过信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值的提取，对测距信号进行信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合等处理，实现测距信号的实时自适应解调，从而获得距离值。

5.如权利要求4所述的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调方法，其特征在于：同步实时采集以预处理后的测距信号为同步触发信号，同时触发A/D采集控制、同步闸门信号产生及粗测距离值同步读取信号产生，其中，被触发的A/D采集控制进一步控制A/D高速采集模块(2)，对模拟测距信号进行高速采集，获得数字化测距信号；被触发的同步闸门信号高电平状态下，采用三路计数器分别对经过信号调理电路模块(1)预处理后的扫描光重频信号、信号光重频信号及测频基准信号进行脉冲计数，并分别锁存，通过计算扫描光重频信号与测频基准信号比例值、信号光与测频基准信号比例值分别获得扫描光重频值和信号光重频值；被触发的粗测距离值同步读取信号通过串口控制实现粗测距离值串口接收模块(7)的通信，获取粗测距离值；在模拟测距信号的同步触发下，最终实现同步采集距离值解算所需的测测距信号、信号光和扫描光重频值及粗测距离值。

6.如权利要求4所述的双飞秒光学频率梳测距信号同步实时自适应解调方法，其特征在于：自适应解调算法主要包含信号滤波截取重构、自适应峰值搜索及自适应高斯拟合环节，将扫描光重复频率及信号光重频值进行差频，获得二者之间重频差值，截取离散测距信号双个脉冲对，提取多种阈值，即提取信号重构幅度阈值、峰值搜索宽度阈值及高斯拟合宽度阈值；通过自适应阈值参数的提取，对离散测距信号进行自适应峰值搜索，实现峰值位置及幅值存储，进一步进行自适应高斯拟合，实现峰值位置更新，减少不规则峰形的影响，通过离散测距信号脉冲对中目标脉冲峰值和参考脉冲峰值对应的时刻，获得参考信号和目标信号之间的时间差；结合粗测距离值及信号光重复频率值，获得最终距离值，从而实现双飞秒光学频率梳测距信号的同步实时自适应解调。