CN116009011A - 一种雷达探测方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种雷达探测方法及相关装置,该方法包括:获取原始参考光干涉图频谱和针对待测对象的原始反射光干涉图频谱;获取多个参考速度值和多个参考延时值,并组成多个参考数值对;根据参考数值对,对原始参考光干涉图频谱进行平移和缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱;确定第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量;基于参考频域平移量,确定第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱的相似度;将最大相似度对应的参考数值对中的参考速度值确定为待测对象的测量速度值,且根据对应的参考延时值确定待测对象的测量距离值。根据上述方法,能够准确探测大速度运动的待测对象的速度和距离。
Description
技术领域
本申请涉及探测领域,具体涉及一种雷达探测方法及相关装置。
背景技术
随着科技的飞速发展,能够通过雷达来对待测对象实现探测,具体来说,雷达可以发射信号光,信号光会经待测对象反射,通过将反射的信号光与本地的本振光进行干涉,可以得到待测对象的速度和距离等信息。
相关技术中主要采用异步采样的方式来实现探测,异步采样是指本地的本振光脉冲和反射的信号光脉冲的重复频率有微小差异,从而保证本振光和反射的信号光可以在某些时段内重叠并干涉,进而通过反射的信号光的干涉图频谱来确定待测对象的速度和距离。
虽然通过异步采样能够在待测对象的位置发生变化时仍然得到反射的信号光的反射干涉图频谱,但是当待测对象以较高速度运动时,较高的运动速度会导致反射干涉图频谱的畸变,导致无法解算待测对象的速度和距离。
发明内容
本申请实施例提供了一种雷达探测方法及相关装置,能够准确确定待测对象的速度和距离。
有鉴于此,本申请实施例第一方面提供一种雷达探测方法,所述方法包括:
获取原始参考光干涉图频谱和针对待测对象的原始反射光干涉图频谱,所述原始参考光干涉图频谱用于表示未经所述待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱,所述原始反射光干涉图频谱用于表示经所述待测对象反射的信号光与所述本振光生成的干涉图频谱,所述本振光与所述信号光为异步采样;获取多个参考速度值和多个参考延时值,并将所述多个参考速度值和所述多个参考延时值分别组合生成多个参考数值对,所述参考速度值用于表示所述待测对象速度的参考值,所述参考延时值用于表示由于探测雷达与所述待测对象的距离导致的经所述待测对象反射的信号光比未经所述待测对象反射的信号光的延时的参考值;
根据所述参考数值对中的参考延时值,对所述原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱;
确定所述参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,并根据所述参考频谱缩放系数对所述第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱;
根据所述参考数值对中的参考速度值和所述参考频谱缩放系数,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱相对于所述原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量;
基于所述参考频域平移量,对所述第二缩放参考光干涉图频谱和所述原始反射光干涉图频谱进行比对,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱与所述原始反射光干涉图频谱的相似度;
将所述多个参考数值对中最大相似度对应的参考数值对确定为目标数据对,并将所述目标数据对中的参考速度值确定为所述待测对象的测量速度值,且根据所述目标数据对中的参考延时值确定所述待测对象的测量距离值。
本申请实施例第二方面提供一种雷达探测装置,所述装置包括:
第一获取单元,用于获取原始参考光干涉图频谱和针对待测对象的原始反射光干涉图频谱,所述原始参考光干涉图频谱用于表示未经所述待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱,所述原始反射光干涉图频谱用于表示经所述待测对象反射的信号光与所述本振光生成的干涉图频谱;
第二获取单元,用于获取多个参考速度值和多个参考延时值,并将所述多个参考速度值和所述多个参考延时值分别组合生成多个参考数值对,所述参考速度值用于表示所述待测对象速度的参考值,所述参考延时值用于表示由于探测雷达与所述待测对象的距离导致的经所述待测对象反射的信号光比未经所述待测对象反射的信号光的延时的参考值;
平移单元,用于根据所述参考数值对中的参考延时值,对所述原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱;
缩放单元,用于确定所述参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,并根据所述参考频谱缩放系数对所述第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱;
第一确定单元,用于根据所述参考数值对中的参考速度值和所述参考频谱缩放系数,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱相对于所述原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量;
比对单元,用于基于所述参考频域平移量,对所述第二缩放参考光干涉图频谱和所述原始反射光干涉图频谱进行比对,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱与所述原始反射光干涉图频谱的相似度;
第二确定单元,用于将所述多个参考数值对中最大相似度对应的参考数值对确定为目标数据对,并将所述目标数据对中的参考速度值确定为所述待测对象的测量速度值,且根据所述目标数据对中的参考延时值确定所述待测对象的测量距离值。
本申请实施例第三方面提供一种电子设备,包括:
存储器,用于存储可执行指令;
处理器,用于执行所述存储器中存储的可执行指令时,实现本申请实施例提供的一种雷达探测方法。
本申请实施例第四方面提供一种计算机可读介质,存储有可执行指令,用于被处理器执行时,实现本申请实施例提供的一种雷达探测方法。
本申请实施例提供了一种雷达探测方法及相关装置,该方法包括:获取原始参考光干涉图频谱和针对待测对象的原始反射光干涉图频谱;获取多个参考速度值和多个参考延时值,并将多个参考速度值和多个参考延时值分别组合生成多个参考数值对;根据参考数值对中的参考延时值,对原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱;确定参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,并根据参考频谱缩放系数对第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱;根据参考数值对中的参考速度值和参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱相对于原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量;基于参考频域平移量,对第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱进行比对,确定第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱的相似度;将多个参考数值对中最大相似度对应的参考数值对确定为目标数据对,并将目标数据对中的参考速度值确定为待测对象的测量速度值,且根据目标数据对中的参考延时值确定待测对象的测量距离值。根据上述方法,能够准确探测大速度运动的待测对象的速度和距离。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种雷达探测方法的流程图;
图2为本申请实施例提供的在待测对象不同速度下模拟的干涉图的时域和频域图;
图3为本申请实施例提供的本申请的互模糊函数的三维图和相关技术中的互模糊函数的三维图;
图4为本申请实施例提供的一种基于双光梳的测距系统示意图;
图5为本申请实施例提供的远距离自由空间时间频率传递的原理示意图;
图6为本申请实施例提供的图5中任一终端的各模块实施例示意图;
图7为本申请实施例提供的图5中任一终端的望远镜模块实施例示意图;
图8为本申请实施例提供的一种雷达探测装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
随着科技的飞速发展,能够通过雷达来对待测对象实现探测,雷达探测主要是利用宽带调制信号来获取相应的信息,具体来说,雷达可以发射信号光,信号光遇到待测对象会被反射,通过将反射的信号光与本地的本振光干涉,可以提取出不同调制频道的相位信息,进而计算得到待测对象的速度和距离等信息。
需要说明的是,相关技术中雷达探测主要分为同步采样和异步采样两种。同步采样即表示本地的本振光脉冲和反射的信号光脉冲的脉冲重复频率相同,因此可以保证每个脉冲都可以干涉上,能够大大提高系统的灵敏度,但是它需要非常精细的调节本振光和信号光之间的相对延迟,保证脉冲能够很好的重合,由于在实际探测的过程中,待测对象的位置或者距离通常会发生变化,当待测对象的位置或距离变化过大时,会导致反射的信号光的延迟发生较大变化,进而导致信号光脉冲和本振光脉冲错位,丢失探测信号,需要重新扫描延迟,这使得同步采样在实际使用时难以准确探测运动目标。异步采样是指本地的本振光脉冲和反射的信号光脉冲的重复频率存在微小差异,从而可以始终保征本振光和反射的信号光在某些时段内重叠并干涉,进而通过反射的信号光的干涉图频谱来确定待测对象的速度和距离,也就是说,异步采样可以容忍待测对象进行大范围的位置变化。
虽然通过异步采样能够在待测对象的位置发生变化时仍然得到反射的信号光的反射干涉图频谱,但是当待测对象以较高速度运动时,较高的运动速度会导致反射干涉图频谱的畸变,导致无法解算待测对象的速度和距离。
鉴于此,本申请实施例提供了一种雷达探测方法及相关装置,能够对大速度运动的待测对象的速度和距离实现准确的探测。
下面通过方法实施例来对本申请提供的一种雷达探测方法进行说明,如图1所示,图1为本申请实施例提供的一种雷达探测方法的流程图,该方法包括:
S101、获取原始参考光干涉图频谱和针对待测对象的原始反射光干涉图频谱,原始参考光干涉图频谱用于表示未经待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱,原始反射光干涉图频谱用于表示经待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱,本振光与信号光为异步采样。
雷达可以发射信号光,信号光遇到待测对象会被反射,通过反射的信号光与本地的本振光干涉,可以得到针对待测对象的原始反射光干涉图频谱,原始反射光干涉图频谱用于表示经待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱。
为了能够准确通过原始反射光干涉图频谱得到待测对象的速度和距离,将雷达发射的部分信号光分出来与本振光直接拍频,可以得到原始参考光干涉图频谱,原始参考光干涉图频谱用于未经待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱,原始参考光干涉图频谱可以作为分析原始反射光干涉图频谱的基准的干涉图频谱。
具体来说,本振光的电场可以按照下述公式表示:
其中,Elocal(t)为本振光的电场,t为时间,fc,A为本振光的载波频率,N为本振光在有效带宽内的频率梳齿个数,i为虚数单位,fr为本振光的重复频率。
本申请中发射的信号光与本振光是异步干涉,即本振光和信号光的重复频率存在微小差异,信号光有效带宽内的频率梳齿个数则与本振光有效带宽内的频率梳齿个数相同,未经待测对象反射的信号光的电场可以按照下述公式表示:
其中,Esend(t)为未经待测对象反射的信号光的电场,t为时间,fc,B为未经待测对象反射的信号光的载波频率,N为未经待测对象反射的信号光在有效带宽内的频率梳齿个数,i为虚数单位,fr+△fr为未经待测对象反射的信号光的重复频率。
将未经待测对象反射的信号光和本振光直接拍频,得到原始参考光干涉图频谱,对应的干涉结果可以用下述公式表示:
其中,V(t,τ=0,v=0)表示原始参考光干涉图频谱的干涉结果,t为时间,τ是信号光传输经历的延时,v是信号光传输路径变化的速度,Elocal(t)为本振光的电场,E* send(t)为未经待测对象反射的信号光的电场的复数形式,i为虚数单位,fc,A为本振光的载波频率,fc,B为未经待测对象反射的信号光的载波频率,N为未经待测对象反射的信号光在有效带宽内的频率梳齿个数,△fr为未经待测对象反射的信号光和本振光的重复频率差。由于该公式表示未经待测对象反射的信号光和本振光的干涉结果,未经待测对象反射的信号光和本振光相比,信号光传输经历的延时和传输路径变化的速度均为零。
当发射的信号光经待测对象反射回来后,经待测对象反射的信号光与本振光会形成原始反射光干涉图频谱,原始反射光干涉图频谱包含了待测对象的速度和距离的信息。假设待测对象与信号光的发射点的距离为L0/2,待测对象的速度为v0/2,相应的,经待测对象反射的信号光较本振光的延时τ= L0/c,信号光传输路径变化的速度为v0,于是经待测对象反射的信号光的发射时刻和接收时刻之间的关系如下述公式表示:
其中,trecv为接收时刻,tsend为发射时刻,L0为经待测对象反射的信号光的往返路程,v0为信号光传输路径变化的速度,c为光速。
进一步的,可以得到下述公式:
其中,tsend为发射时刻,trecv为接收时刻,L0为经待测对象反射的信号光的往返路程,v0为经待测对象反射的信号光传输路径变化的速度,c为光速。
根据未经待测对象反射的信号光的电场,可以得到经待测对象反射回来的信号光的电场为:
其中,Esig(t)为经待测对象反射的信号光的电场,t为时间,fc,B为经待测对象反射的信号光的载波频率,c为光速,v0为经待测对象反射的信号光传输路径变化的速度,L0为经待测对象反射的信号光的往返路程,N为未经待测对象反射的信号光在有效带宽内的频率梳齿个数,i为虚数单位,fr+△fr为未经待测对象反射的信号光的重复频率。
将经待测对象反射的信号光和本振光进行干涉,得到原始反射光干涉图频谱,对应的干涉结果可以用下述公式表示:
其中,V(t,τ=L0/c,v=v0)表示原始反射光干涉图频谱的干涉结果,t为时间,τ是信号光传输经历的延时,L0为经待测对象反射的信号光的往返路程,c为光速,v是信号光传输路径变化的速度,v0为经待测对象反射的信号光传输路径变化的速度,Elocal(t)为本振光的电场,E* sig(t)为经待测对象反射的信号光的电场的复数形式,i为虚数单位,fc,A为本振光的载波频率,fc,B为经待测对象反射的信号光的载波频率,N为经待测对象反射的信号光在有效带宽内的频率梳齿个数,fr为本振光的重复频率,△fr为经待测对象反射的信号光和本振光的重复频率差。
将原始参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱进行比较,可以分析得到两者的主要区别有两处:一是干涉图频谱的载波频率不同,原始参考光干涉图频谱的载波频率为fc,A-fc,B,原始反射光干涉图频谱的载波频率为,对应着干涉图频谱位置或时域的疏密程度的变化,即原始反射光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱会存在平移;二是干涉图频谱的重复频率差不同,原始参考光干涉图频谱的重复频率差为△fr,原始反射光干涉图频谱的重复频率差为,对应着干涉图频谱和时域上的宽度的变化,即原始反射光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱会存在缩放。
需要说明的是,当待测对象的速度较大时,原始反射光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱会产生较大的变化,如图2所示,图2为本申请实施例提供的在待测对象不同速度下模拟的干涉图的时域和频域图,当待测对象的速度较大达到2500m/s时,可以明显看到反射光干涉图频谱的时域的图像变疏,频域的图像的宽度明显变窄。
S102、获取多个参考速度值和多个参考延时值,并将多个参考速度值和多个参考延时值分别组合生成多个参考数值对,参考速度值用于表示待测对象速度的参考值,参考延时值用于表示由于探测雷达与待测对象的距离导致的经待测对象反射的信号光比未经待测对象反射的信号光的延时的参考值。
本申请在S102中获取多个参考速度值和多个参考延时值,其中,参考速度值用于表示待测对象速度的参考值,可以由测试人员自行输入设置,参考延时值用于表示由于探测雷达与待测对象的距离导致的信号光的延时的参考值,也可以由测试人员自行输入设置,并可以将多个参考速度值和多个参考延时值分别组合生成多个参考数值对。由于当待测对象的速度较大时,原始反射光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱会有较大的变化,在S102中可以设置多个参考数值对,以便后续相关步骤中可以根据参考数值对来对原始参考光干涉图频谱进行相应的调整,并比较调整后的干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱的相似程度。
需要说明的是,在实际应用中,为了减少后续的计算量,获取的多个参考速度值和多个参考延时值可以是在测试人员设定的速度值范围内和延时值范围内生成的多个,其中,测试人员设定的速度值范围和延时值范围可以是测试人员根据原始参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱初步判断分析得到的待测对象可能的速度值范围和延时值范围。
S103、根据参考数值对中的参考延时值,对原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱。
由于经待测对象反射的信号光比未经待测对象反射的信号光需要多往返发射点与待测对象的距离,这会产生对应的延时,进而导致原始反射光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱相比存在一定的平移,故可以根据参考数值对中的参考延时值,对原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱。
S104、确定参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,并根据参考频谱缩放系数对第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱。
当待测对象以较大速度运动时,原始反射光干涉图频谱和原始参考光干涉图频谱的重复频率差会有较大的不同,这会导致原始反射光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱相比会有一定程度的缩放,故可以先确定参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,并根据参考频谱缩放系数对S103中得到第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱。
在一些实施例中,在确定参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数方面,该方法包括:
获取本振光的重复频率和未经待测对象反射的信号光与本振光的重复频率差;
根据本振光的重复频率、未经待测对象反射的信号光与本振光的重复频率差和参考速度值,按照下述公式确定参考频谱缩放系数:
其中,α为参考频谱缩放系数,fr为本振光的重复频率,△fr为未经待测对象反射的信号光与本振光的重复频率差,c为光速,v0为参考速度值。
由于原始参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱的重复频率差不同,原始参考光干涉图频谱的重复频率差为△fr,原始反射光干涉图频谱的重复频率差为,且当待测对象以较大速度运动时,重复频率差也会有明显区别,这会导致原始反射光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱相比存在缩放。
故可以根据原始参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱的重复频率差来确定频谱缩放系数的相关公式,以便相关步骤中根据频谱缩放系数来对原始参考光干涉图频谱进行缩放。
S105、根据参考数值对中的参考速度值和参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱相对于原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量。
当待测对象以较大速度运动时,原始反射光干涉图频谱和原始参考光干涉图频谱的载波频率会有较大的不同,这会导致原始反射光干涉图频谱和原始参考光干涉图频谱相比会存在一定程度的频域平移量,故可以根据参考数值对中的参考速度值和参考频谱缩放系数,确定S104缩放处理之后的第二缩放参考光干涉图频谱相对于原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量。
在一些实施例中,在根据参考数值对中的参考速度值和参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱相对于原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量方面,该方法包括:
根据参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率;
根据参考速度值,确定原始反射光干涉图频谱的载波频率;
根据第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率和原始反射光干涉图频谱的载波频率,确定参考频域平移量。
具体来说,原始参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱的频域平移量是由于载波频率的不同而引起的,故可以先分别确定参考速度值和参考缩放系数对应的第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱的载波频率,再将第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率和原始反射光干涉图频谱的载波频率进行比较,就可以准确确定参考频域平移量。
其中,在一些实施例中,在根据参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率方面,该方法包括:
获取本振光的载波频率和信号光的载波频率;
根据本振光的载波频率、信号光的载波频率和参考频谱缩放系数,按照下述公式确定第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率:
其中,f1为第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率,fc,A为本振光的载波频率,fc,B为信号光的载波频率,α为参考频谱缩放系数。
需要说明的是,虽然原始参考光干涉图频谱的载波频率为fc,A-fc,B,但是第二缩放参考光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱根据参考频谱缩放系数进行了缩放,故相应的第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率较原始参考光干涉图频谱的载波频率也需要根据参考频谱缩放系数进行处理。
其中,在一些实施例中,在根据参考速度值,确定原始反射光干涉图频谱的载波频率方面,该方法包括:
获取本振光的载波频率和信号光的载波频率;
根据本振光的载波频率、信号光的载波频率和参考速度值,按照下述公式确定原始反射光干涉图频谱的载波频率:
其中,f2为反射光干涉图频谱的载波频率变化量,fc,A为本振光的载波频率,fc,B为信号光的载波频率,c为光速,v0为参考速度值,fr为本振光的重复频率。
由于第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱的载波频率不同,第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率为,原始反射光干涉图频谱的载波频率为,载波频率的变化会导致原始反射光干涉图频谱较原始参考光干涉图频谱存在频域平移,故可以根据原始参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱的载波频率来准确确定频域平移量。
S106、基于参考频域平移量,对第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱进行比对,确定第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱的相似度。
由于待测对象的速度和距离,原始参考光干涉图频谱相较于原始反射光干涉图频谱而言,会存在一定的缩放和平移,在S103中根据参考延时值对原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱,并在S104中根据参考速度值对第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱。
在基于参考频域平移量,对第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱进行比对,来确定第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱的相似度,需要说明的是,相似度越高,说明第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱越相似,也就是说,相似度越高,说明在消除频域平移量的影响下原始参考光干涉图频谱在经过相关平移处理和缩放处理之后与原始反射光干涉图频谱越相似,这就说明对应的参考数值对中参考速度值和参考延时值与待测对象的实际速度值和实际延时值越接近。
在一些实施例中,为了能够量化的比较第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱之间的相似程度,在基于参考频域平移量,对第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱进行比对,确定第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱的相似度方面,该方法包括:
对第二缩放参考光干涉图频谱进行傅里叶变化处理、负频率部分置零和进行反傅里叶变化处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式;
对原始反射光干涉图频谱进行傅里叶变化处理、正频率部分置零、和进行反傅里叶变化处理,得到原始反射光干涉图频谱的复数形式;
将参考频域平移量、第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式和原始反射光干涉图频谱的复数形式输入下述互模糊函数公式:
其中,S为互模糊函数的返回值,返回值的数值大小与相似度呈正相关,x’(t)为原始反射光干涉图频谱的复数形式,y’(t)为第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式,i为虚数单位,f为参考频域平移量,t为采样点,N为N个等间隔采样点。
具体来说,S106中需要基于参考频域平移量,对第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱进行比较,为了能够量化的比较两者相似度,本申请采用互模糊函数来准确分析第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱的相似程度。
互模糊函数在相关技术中是通过比较参考帧和被测帧这两个存在时间偏差和频率偏移的信号的相似性来估计两路信号的时延和频率差,其中,参考帧是指未经待测对象反射的信号光与本振光干涉形成的,被测帧是指经待测对象反射的信号光与本振光干涉形成的。互模糊函数作为一个二维函数,可以将时域延迟和频域平移量作为其自变量,来分析一个信号在经过这样的延迟和频域平移反演下与原信号的符合程度,互模糊函数的返回值越大,两个信号的相似度越高。当计算出互模糊函数的最大值点时,可以推断出被测帧的信号脉冲经受的延迟和频域平移量,进而确定出待测对象的距离和运动速度。
具体来说,相关技术中的互模糊函数公式如下所示:
其中,CAF(τ,f)为互模糊函数的返回值,τ为延时,f为频域平移量,x*(t)为被测帧的复数形式,y*(t+τ)为参考帧的复数形式,i为虚数单位, t为时间,T为选取的时间最大值。
为了得到参考帧和被测帧的复数形式,可以对参考帧和被测帧的干涉图做Hilbert变换,参考帧可以按照下述公式做Hilbert变换:
其中,S0(t)为参考帧做Hilbert变换的结果,V(t,τ=0,v=0)为参考帧的干涉结果,t为时间,τ是信号光传输经历的延时,v是信号光传输路径变化的速度,i为虚数单位,fc,A为本振光的载波频率,fc,B为未经待测对象反射的信号光的载波频率,N为未经待测对象反射的信号光在有效带宽内的频率梳齿个数,△fr为未经待测对象反射的信号光和本振光的重复频率差。
被测帧可以按照下述公式做Hilbert变换:
其中,S(t)为被测帧做Hilbert变换的结果,V(t,τ=L0/c,v=v0)表示原始反射光干涉图频谱的干涉结果,t为时间,τ是信号光传输经历的延时,L0为经待测对象反射的信号光的往返路程,c为光速,v是信号光传输路径变化的速度,v0为经待测对象反射的信号光传输路径变化的速度, i为虚数单位,fc,A为本振光的载波频率,fc,B为经待测对象反射的信号光的载波频率,N为经待测对象反射的信号光在有效带宽内的频率梳齿个数,fr为本振光的重复频率,△fr为经待测对象反射的信号光和本振光的重复频率差。需要说明的是,相关技术中对被测帧进行近似处理,使得。
进一步,可以得出参考帧和被测帧的复数形式具有下述公式的关系:
其中,S(t)为被测帧做Hilbert变换的结果,i为虚数单位,fc,A为本振光的载波频率,v0为经待测对象反射的信号光传输路径变化的速度,c为光速,t为时间,fr为本振光的重复频率,△fr为经待测对象反射的信号光和本振光的重复频率差,τ是信号光传输经历的延时,S0(t)为参考帧做Hilbert变换的结果。
结合互模糊函数公式,可以计算求出互模糊函数的返回值的最大值点,进而求出最大值点对应的延时和频域平移量,根据频域平移量可以确定待测对象的速度,根据延时可以确定待测对象的距离。
由上述相关技术的分析中可以看出,上述相关技术中对被测帧做Hilbert变换时,进行了近似处理,将,这会导致当待测对象以较高速度运动时,虽然被测帧的重复频率差较参考帧的重复频率差会有较大变化,对应的干涉图频谱的图形存在较大缩放,但是上述近似处理不能体现该变化,进而导致互模糊函数的返回值会有较大误差,使得采用上述步骤确定的互模糊函数的返回值并不能准确分析参考帧经过对应的延时和频域平移反演下与原信号的符合程度。
鉴于此,本申请在S104中对第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,消除由于重复频率差变化引起的干涉图频谱的缩放,得到了第二缩放参考光干涉图频谱之后,再选取互模糊函数来准确量化分析第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图的相似程度。
为了得到原始反射光干涉图频谱的复数形式,可以对原始反射光干涉图频谱进行傅里叶变化处理、正频率部分置零和进行反傅里叶变化处理。
为了得到第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式,可以对第二缩放参考光干涉图频谱进行傅里叶变化处理、负频率部分置零和进行反傅里叶变化处理。
其中,也可以将原始反射光干涉图频谱的负频率部分置零,对应的将第二缩放参考光干涉图频谱的正频率部分置零。
由于在实际测量过程中,设备通常都是等间隔采样,即实际应用时也需要对互模糊函数进行离散化,离散化的互模糊函数公式为:
其中,S为互模糊函数的返回值,返回值的数值大小与相似度呈正相关,x’(t)为原始反射光干涉图频谱的复数形式,y’(t)为第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式,i为虚数单位,f为参考频域平移量,t为采样点,N为N个等间隔采样点。
通过本申请的方法,将经过平移和缩放之后的第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱利用互模糊函数进行比较,可以准确得到待测对象的速度和距离,如图3所示,图3为本申请实施例提供的本申请的互模糊函数的三维图和相关技术中的互模糊函数的三维图,图3中设置的待测对象的实际速度为300m/s,实际距离为零,可以明显看出本申请的雷达探测方法确定的测量速度值也为300m/s,测量延时值也为零,能够准确确定待测对象的距离和速度。
在一些实施例中,在根据参考频谱缩放系数对第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱方面,该方法包括:
根据N个等间隔采样点和参考频谱缩放系数,确定参考光干涉图频谱的M个等间隔采样点,M≥2;
对第一平移参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足M个等间隔采样点的第一缩放参考光干涉图频谱;
对第一缩放参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足N个等间隔采样点的第二缩放参考光干涉图频谱。
具体来说,由于在实际测量过程中,设备通常都是等间隔采样,故可以先根据原始反射光干涉图频谱对应的N个等间隔采样点和参考频谱缩放系数,确定参考光干涉图频谱缩放后对应的M个等间隔采样点;再对第一平移参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到长度满足M个等间隔采样点的第一缩放参考光干涉图频谱,最后再对第一缩放参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到长度满足N个等间隔采样点的第二缩放参考光干涉图频谱。
需要说明的是,缩放处理可以与傅里叶变换处理和反傅里叶变换处理同时进行,也就是说,可以对第一平移参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足M个等间隔采样点的第一缩放参考光干涉图频谱之后,先做傅里叶变换处理,将负频率部分置零后,再使其长度回到满足N个等间隔采样点的长度,最后在做逆傅里叶变换处理,直接得到第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式。
在一些实施例中,在对第一平移参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足M个等间隔采样点的第一缩放参考光干涉图频谱方面,该方法包括:
若M≤N,截取第一平移参考光干涉图频谱的M个等间隔采样点生成第一缩放参考光干涉图频谱;
若M>N,对第一平移参考光干涉图频谱两端均匀补零至长度满足M个等间隔采样点,生成第一缩放参考光干涉图频谱。
相应的,也可以同样采取截取或补零的方式来对第一缩放参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足N个等间隔采样点的第二缩放参考光干涉图频谱。
S107、将多个参考数值对中的最大相似度对应的参考数值对确定为目标数据对,并将目标数据对中的参考速度值确定为待测对象的测量速度值,且根据目标数据对中的参考延时值确定待测对象的测量距离值。
由于相似度越高,对应的参考数值对中参考速度值和参考延时值与待测对象的实际速度值和实际延时值越接近,故将多个参考数值对中最大相似度对应的参考数值对确定为目标数据对,目标数据对中的参考速度值可以确定为待测对象的测量速度值,该测量速度值可以准确反映待测对象的实际速度,且可以根据目标数据对中的参考延时值确定待测对象的测量距离值,该测量距离值可以准确反映待测对象与发射点的实际距离。
在一些实施例中,在根据目标数据对中的参考延时值确定待测对象的测量距离值方面,该方法包括:
将目标数据对中的参考延时值乘以光速计算得到经待测对象反射的信号光的测量距离;
将经所述待测对象反射的信号光的测量距离的一半确定为测量距离值。
由于待测对象与发射点的距离会导致经待测对象反射的信号光较未经待测对象反射的信号光相比存在延时,故将参考延时值乘以光速,可以计算得到经待测对象反射的信号光的测量距离,再将该测量距离的一半确定为测量距离值。
在一些实施例中,由于本申请提供的一种雷达探测方法可以应用于卫星领域,大气在光波段会存在色散效应,如图3所示,存在色散时的互模糊函数的三维图与无色散时的互模糊函数的三维图存在一定差异,故采用光学手段探测时,需要额外增加色散补偿装置来对原始参考光干涉图频谱进行色散补偿。
下面就一种雷达探测方法的应用具体实施例来对本申请的雷达探测方法进行说明,如图4所示,图4为本申请实施例提供的一种基于双光梳的测距系统示意图,采用双光梳的测距系统可以对远处的待测对象进行测距。其中,双光梳首先可以锁定在同一超稳激光上,光梳系统1和光梳系统2的重复频率有一定微小差异,以实现异步采样。之后光梳系统1可以通过环形器后打出,从1端口进入环形器,从2端口离开,输出的光可以先通过一个固定的部分反射镜,反射回来的光可以作为参考光,剩余的光继续向前,直到遇到待测目标后才会被反射回来,经待测目标反射的光和部分反射镜反射的光都可以从2口通过环形器后从3口出,与光梳系统2通过的光在合束器上干涉,并被探测采集。
在一些实施例中,当采用两个雷达探测终端互相探测时,该方法还包括:
根据两个雷达探测终端分别确定的测量延时值对两个雷达探测终端进行时间校准处理。
当两个雷达探测终端互相探测时,本申请的雷达探测方法还可以用于对两个雷达探测终端进行时间校准,如图5所示,图5为本申请实施例提供的远距离自由空间时间频率传递的原理示意图,具体来说,光梳模块A锁定在时钟模块A上,光路模块A将光梳模块A的光传输至望远镜模块A,再通过自由空间链路传输至终端B,同时望远镜模块A将终端B的信号光接收,传输至光路模块A,终端B的信号光与光梳模块A的本地光发生干涉,由电子学模块A将干涉光转换至电信号并采集,并完成终端A的时间解算;相应的,光梳模块B锁定在时钟模块B上,光路模块B将光梳模块B的光传输至望远镜模块B,再通过自由空间链路传输至终端B,同时望远镜模块B将终端A的信号光接收并传输至光路模块B,终端A的信号光与光梳模块B的本地光发生干涉,由电子学模块B将干涉光转换至电信号并采集,并完成终端B的时间解算。通过比较终端A和终端B的时间解算结果,可以实现对两个终端的时间校准。
下面对图5中包括的任一终端的各模块的具体实施例进行说明,如图6所示,图6为本申请实施例提供的图5中任一终端的各模块实施例示意图。
时钟模块由超稳光(USL)组成,用于提供稳定度高的本地光,且将光梳锁定,超稳光稳定度<5e-15@1s,波长为1550.12nm。
光梳模块由光梳(Comb)和放大器(Amp)组成,用于产生频率稳定且功率恒定>1W的光梳激光,终端A和终端B的光梳模块的参数如下表所示:
其中,为了能够实现异步采样,光梳模块A和光梳模块B的光梳重复频率之间存在微小差异。
光学模块由95:5的分束器(95:5 BS)、环形器(Cir)和50:50的分束器(50:50 BS)组成,其中,95:5的分束器将>1W的光梳激光分为信号光(95)和本地光(5),信号光经过环形器传输至望远镜模块,本地光传输至50:50的分束器,从望远镜模块接收另一终端的信号光通过环形器传输至50:50的分束器,另一终端的信号光和本地光在50:50的分束器混合后发生干涉,得到干涉光。
电子学模块由平衡探测器(BPD)、模拟数字转换器(ADC)、现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)、全球定位系统(GPS)和电脑(PC)组成;干涉光在平衡探测器实现光电转换,再经模拟数字转换器后变成光电信号,由现场可编辑逻辑门阵列采集并存储置电脑中。其中GPS用于给FPGA输入稳定的秒脉冲作为初始采集触发信号,并将两端的时间对齐。
如图7所示,图7为本申请实施例提供的图5中任一终端的望远镜模块实施例示意图,望远镜模块由后光路和望远镜组成,用于将信号光传输至自由空间链路和接收另一端的信号光;其中,信号光经光学模块后传至望远镜模块的准直头(Colli),将光纤信号光变为自由空间信号光,后经过1/2波片(1/2λ)将自由空间信号光变换成H(或V)偏振光,再经偏振分束器(PBS)和反射镜后传输至望远镜;而从另一端发射的信号光经后光路变换后为V(或H)偏振光,望远镜接收后经偏振分束器(PBS)和反射镜后,再经1/2波片(1/2λ)和准直头(Colli)后进入光学模块,从而实现收发双偏振。
当两个雷达探测终端工作时,每个终端都会不断采集到干涉图。在多普勒模拟的工作情形下,使用本申请提供的互模糊函数计算方式,可以提取出每个终端对应的延时和速度,从而实现高精度时频传递。
下面通过装置实施例来对本申请提供的一种雷达探测装置进行说明,如图8所示,图8为本申请实施例提供的一种雷达探测装置的示意图,该装置包括:
第一获取单元801,用于获取原始参考光干涉图频谱和针对待测对象的原始反射光干涉图频谱,原始参考光干涉图频谱用于表示未经待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱,原始反射光干涉图频谱用于表示经待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱;
第二获取单元802,用于获取多个参考速度值和多个参考延时值,并将多个参考速度值和多个参考延时值分别组合生成多个参考数值对,参考速度值用于表示待测对象速度的参考值,参考延时值用于表示由于探测雷达与待测对象的距离导致的经待测对象反射的信号光比未经待测对象反射的信号光的延时的参考值;
平移单元803,用于根据参考数值对中的参考延时值,对原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱;
缩放单元804,用于确定参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,并根据参考频谱缩放系数对第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱;
第一确定单元805,用于根据参考数值对中的参考速度值和参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱相对于原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量;
比对单元806,用于基于参考频域平移量,对第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱进行比对,确定第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱的相似度;
第二确定单元807,用于将多个参考数值对中最大相似度对应的参考数值对确定为目标数据对,并将目标数据对中的参考速度值确定为待测对象的测量速度值,且根据目标数据对中的参考延时值确定待测对象的测量距离值。
在一些实施例中,在基于参考频域平移量,对第二缩放参考光干涉图频谱和原始反射光干涉图频谱进行比对,确定第二缩放参考光干涉图频谱与原始反射光干涉图频谱的相似度方面,比对单元806具体用于:
对第二缩放参考光干涉图频谱进行傅里叶变化处理、负频率部分置零和进行反傅里叶变化处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式;
对原始反射光干涉图频谱进行傅里叶变化处理、正频率部分置零和进行反傅里叶变化处理,得到原始反射光干涉图频谱的复数形式;
将参考频域平移量、第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式和原始反射光干涉图频谱的复数形式输入下述互模糊函数公式:
其中,S为互模糊函数的返回值,返回值的数值大小与所述相似度呈正相关,x’(t)为原始反射光干涉图频谱的复数形式,y’(t)为第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式,i为虚数单位,f为参考频域平移量,t为采样点,N为N个等间隔采样点。
在一些实施例中,在根据参考频谱缩放系数对第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱方面,缩放单元804具体用于:
根据N个等间隔采样点和参考频谱缩放系数,确定参考光干涉图频谱的M个等间隔采样点,M≥2;
对第一平移参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足M个等间隔采样点的第一缩放参考光干涉图频谱;
对第一缩放参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足N个等间隔采样点的第二缩放参考光干涉图频谱。
在一些实施例中,在对第一平移参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足M个等间隔采样点的第一缩放参考光干涉图频谱方面,缩放单元804具体用于:
若M≤N,截取第一平移参考光干涉图频谱的M个等间隔采样点生成第一缩放参考光干涉图频谱;
若M>N,对第一平移参考光干涉图频谱两端均匀补零至长度满足M个等间隔采样点,生成第一缩放参考光干涉图频谱。
在一些实施例中,在确定参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数方面,缩放单元804具体用于:
获取本振光的重复频率和未经待测对象反射的信号光与本振光的重复频率差;
根据本振光的重复频率、未经待测对象反射的信号光与本振光的重复频率差和参考速度值,按照下述公式确定参考频谱缩放系数:
其中,α为参考频谱缩放系数,fr为本振光的重复频率,△fr为未经待测对象反射的信号光与本振光的重复频率差,c为光速,v0为参考速度值。
在一些实施例中,在根据参考数值对中的参考速度值和参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱相对于原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量方面,第一确定单元805具体用于:
根据参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率;
根据参考速度值,确定原始反射光干涉图频谱的载波频率;
根据第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率和原始反射光干涉图频谱的载波频率,确定参考频域平移量。
在一些实施例中,在根据参考频谱缩放系数,确定第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率方面,第一确定单元805具体用于:
获取本振光的载波频率和信号光的载波频率;
根据本振光的载波频率、信号光的载波频率和参考频谱缩放系数,按照下述公式确定第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率:
其中,f1为第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率,fc,A为本振光的载波频率,fc,B为信号光的载波频率,α为参考频谱缩放系数。
在一些实施例中,在根据参考速度值,确定原始反射光干涉图频谱的载波频率方面,第一确定单元805具体用于:
获取本振光的载波频率和信号光的载波频率;
根据本振光的载波频率、信号光的载波频率和参考速度值,按照公式确定原始反射光干涉图频谱的载波频率:
其中,f2为反射光干涉图频谱的载波频率,fc,A为本振光的载波频率,fc,B为信号光的载波频率,c为光速,v0为参考速度值,fr为本振光的重复频率。
在一些实施例中,在根据目标数据对中的参考延时值确定待测对象的测量距离值方面,第二确定单元807具体用于:
将目标数据对中的参考延时值乘以光速计算得到经待测对象反射的信号光的测量距离;
将经待测对象反射的信号光的测量距离的一半确定为测量距离值。
在一些实施例中,当采用两个雷达探测终端互相探测时,该装置还包括校准单元,用于根据两个雷达探测终端分别确定的测量延时值对两个雷达探测终端进行时间校准处理。
需要说明的是,本申请上述实施例提供的各个模块的具体工作过程可相应地参考上述方法实施例中的相应的实施方式,此处不再赘述。
本申请另一实施例提供了一种电子设备,包括:
存储器,用于存储可执行指令;
处理器,用于执行存储器中存储的可执行指令时,实现本申请实施例上述方法实施例中方法。
本申请另一实施例提供了一种计算机可读存储介质,存储有可执行指令,用于被处理器执行时,实现本申请实施例上述的方法实施例中方法。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (13)
1.一种雷达探测方法,其特征在于,所述方法包括:
获取原始参考光干涉图频谱和针对待测对象的原始反射光干涉图频谱,所述原始参考光干涉图频谱用于表示未经所述待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱,所述原始反射光干涉图频谱用于表示经所述待测对象反射的信号光与所述本振光生成的干涉图频谱,所述本振光与所述信号光为异步采样;
获取多个参考速度值和多个参考延时值,并将所述多个参考速度值和所述多个参考延时值分别组合生成多个参考数值对,所述参考速度值用于表示所述待测对象速度的参考值,所述参考延时值用于表示由于探测雷达与所述待测对象的距离导致的经所述待测对象反射的信号光比未经所述待测对象反射的信号光的延时的参考值;
根据所述参考数值对中的参考延时值,对所述原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱;
确定所述参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,并根据所述参考频谱缩放系数对所述第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱;
根据所述参考数值对中的参考速度值和所述参考频谱缩放系数,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱相对于所述原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量;
基于所述参考频域平移量,对所述第二缩放参考光干涉图频谱和所述原始反射光干涉图频谱进行比对,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱与所述原始反射光干涉图频谱的相似度;
将所述多个参考数值对中最大相似度对应的参考数值对确定为目标数据对,并将所述目标数据对中的参考速度值确定为所述待测对象的测量速度值,且根据所述目标数据对中的参考延时值确定所述待测对象的测量距离值。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述参考频域平移量,对所述第二缩放参考光干涉图频谱和所述原始反射光干涉图频谱进行比对,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱与所述原始反射光干涉图频谱的相似度,包括:
对所述第二缩放参考光干涉图频谱进行傅里叶变化处理、负频率部分置零和进行反傅里叶变化处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式;
对所述原始反射光干涉图频谱进行傅里叶变化处理、正频率部分置零和进行反傅里叶变化处理,得到原始反射光干涉图频谱的复数形式;
将所述参考频域平移量、所述第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式和所述原始反射光干涉图频谱的复数形式输入下述互模糊函数公式:其中,S为所述互模糊函数的返回值,所述返回值的数值大小与所述相似度呈正相关,t为采样点,N为N个等间隔采样点,x’(t)为所述原始反射光干涉图频谱的复数形式,y’(t)为所述第二缩放参考光干涉图频谱的复数形式,i为虚数单位,f为所述参考频域平移量。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述参考频谱缩放系数对所述第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱,包括:
根据所述N个等间隔采样点和所述参考频谱缩放系数,确定所述参考光干涉图频谱的M个等间隔采样点,M≥2;
对所述第一平移参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足所述M个等间隔采样点的第一缩放参考光干涉图频谱;
对所述第一缩放参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足所述N个等间隔采样点的第二缩放参考光干涉图频谱。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对所述第一平移参考光干涉图频谱的长度进行处理,得到满足所述M个等间隔采样点的第一缩放参考光干涉图频谱,包括:
若M≤N,截取所述第一平移参考光干涉图频谱的M个等间隔采样点生成所述第一缩放参考光干涉图频谱;
若M> N,对所述第一平移参考光干涉图频谱两端均匀补零至长度满足所述M个等间隔采样点,生成所述第一缩放参考光干涉图频谱。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定所述参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,包括:
获取所述本振光的重复频率和所述未经所述待测对象反射的信号光与所述本振光的重复频率差;
根据所述本振光的重复频率、所述未经所述待测对象反射的信号光与所述本振光的重复频率差和所述参考速度值,按照下述公式确定所述参考频谱缩放系数:其中,α为所述参考频谱缩放系数,fr为所述本振光的重复频率,△fr为所述未经所述待测对象反射的信号光与所述本振光的重复频率差,c为光速,v0为所述参考速度值。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述参考数值对中的参考速度值和所述参考频谱缩放系数,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱相对于所述原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量,包括:
根据所述参考频谱缩放系数,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率;
根据所述参考速度值,确定所述原始反射光干涉图频谱的载波频率;
根据所述第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率和所述原始反射光干涉图频谱的载波频率,确定所述参考频域平移量。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述参考频谱缩放系数,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率,包括:
获取所述本振光的载波频率和所述信号光的载波频率;
根据所述本振光的载波频率、所述信号光的载波频率和所述参考频谱缩放系数,按照下述公式确定所述第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率:其中,f1为所述第二缩放参考光干涉图频谱的载波频率,fc,A为所述本振光的载波频率,fc,B为所述信号光的载波频率,α为所述参考频谱缩放系数。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述参考速度值,确定所述原始反射光干涉图频谱的载波频率,包括:
获取所述本振光的载波频率和所述信号光的载波频率;
根据所述本振光的载波频率、所述信号光的载波频率和所述参考速度值,按照下述公式确定所述原始反射光干涉图频谱的载波频率:其中,f2为所述反射光干涉图频谱的载波频率,fc,A为所述本振光的载波频率,fc,B为所述信号光的载波频率,c为光速,v0为所述参考速度值,fr为所述本振光的重复频率。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标数据对中的参考延时值确定所述待测对象的测量距离值,包括:
将所述目标数据对中的参考延时值乘以光速计算得到经所述待测对象反射的信号光的测量距离;
将所述经所述待测对象反射的信号光的测量距离的一半确定为所述测量距离值。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当采用两个雷达探测终端互相探测时,所述方法还包括:
根据所述两个雷达探测终端分别确定的测量延时值对所述两个雷达探测终端进行时间校准处理。
11.一种雷达探测装置,其特征在于,所述装置包括:
第一获取单元,用于获取原始参考光干涉图频谱和针对待测对象的原始反射光干涉图频谱,所述原始参考光干涉图频谱用于表示未经所述待测对象反射的信号光与本振光生成的干涉图频谱,所述原始反射光干涉图频谱用于表示经所述待测对象反射的信号光与所述本振光生成的干涉图频谱;
第二获取单元,用于获取多个参考速度值和多个参考延时值,并将所述多个参考速度值和所述多个参考延时值分别组合生成多个参考数值对,所述参考速度值用于表示所述待测对象速度的参考值,所述参考延时值用于表示由于探测雷达与所述待测对象的距离导致的经所述待测对象反射的信号光比未经所述待测对象反射的信号光的延时的参考值;
平移单元,用于根据所述参考数值对中的参考延时值,对所述原始参考光干涉图频谱进行平移处理,得到第一平移参考光干涉图频谱;
缩放单元,用于确定所述参考数值对中的参考速度值对应的参考频谱缩放系数,并根据所述参考频谱缩放系数对所述第一平移参考光干涉图频谱进行缩放处理,得到第二缩放参考光干涉图频谱;
第一确定单元,用于根据所述参考数值对中的参考速度值和所述参考频谱缩放系数,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱相对于所述原始反射光干涉图频谱的参考频域平移量;
比对单元,用于基于所述参考频域平移量,对所述第二缩放参考光干涉图频谱和所述原始反射光干涉图频谱进行比对,确定所述第二缩放参考光干涉图频谱与所述原始反射光干涉图频谱的相似度;
第二确定单元,用于将所述多个参考数值对中最大相似度对应的参考数值对确定为目标数据对,并将所述目标数据对中的参考速度值确定为所述待测对象的测量速度值,且根据所述目标数据对中的参考延时值确定所述待测对象的测量距离值。
12.一种电子设备,其特征在于,包括:
存储器,用于存储可执行指令;
处理器,用于执行所述存储器中存储的可执行指令时,实现权利要求1至10中任一项所述的雷达探测方法。
13.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有可执行指令,用于被处理器执行时,实现权利要求1至10中任一项所述的雷达探测方法。
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