調頻連續波激光雷達距離-多普勒解耦新方法

王 俏 杜小平 趙繼廣

(裝備學院科研部，北京101416)

調頻連續波(FMCW，Frequency Modulation Continues Wave)激光雷達是一種新型激光雷達，最先由美國陸軍實驗室(ARL，Army Research Laboratory)提出［1］.它采用強度受副載波調制的激光照射被測目標，利用接收端的光電探測器解調反射激光中的調制信號，避免了相干激光探測中所使用的光頻調制器件和光混頻器件等復雜光學器件，發射光學系統和接收光學系統相對簡單，系統可靠性得以增強［1－4］.調頻連續波激光雷達采用大帶寬的調頻信號作為副載波，并利用發射信號和回波信號的差頻來解算目標距離，具有距離分辨率高，無模糊距離大，可實現多目標分辨等特點［1］.當探測相對運動目標時，調頻連續波激光雷達存在距離－多普勒耦合，通常比較三角型掃頻上下掃頻段的回波信號頻率差可以實現距離－多普勒解耦［5－6］，或采用二維傅里葉變換法處理多個調頻周期的回波信號實現距離－多普勒解耦［7－9］.但前一種方法的精度受限于中頻信號頻域分析的精度，不適用與低速目標探測;后一種方法的無模糊速度與速度分辨率成反比，無法同時獲取較高的速度分辨率較高時和較大的無模糊速度［9］.

本文在研究調頻連續波激光雷達回波信號特性的基礎上，提出了改進的距離－多普勒解耦合方法.仿真結果表明:改進的距離－多普勒解耦合方法在獲得較高速度分辨率的同時，可以有效提高調頻連續波激光雷達的無模糊速度.

1 調頻連續波激光雷達探測原理

調……