欠采样全相位FFT鉴相方法仿真与实现

作     者：朱雅庆 纪荣祎 董登峰 周维虎 Zhu Yaqing;Ji Rongyi;Dong Dengfeng;Zhou Weihu

作者机构：中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 

基　　金：国家重点研发计划项目(2019YFB1310100) 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2023年第52卷第11期

页      码：215-225页

摘      要：测距精度是相位式激光测距系统的重要指标之一。为了提高测距精度,采用欠采样方法和全相位FFT(all-phase FFT, apFFT)算法设计了鉴相电路,使用卡尔曼(Kalman)滤波提高了测量数据的稳定性。根据欠采样谱分析鉴相原理,仿真分析了在不同采样频率和不同信号频率下的鉴相精度,对比了基于欠采样的FFT鉴相法和apFFT鉴相法在高斯白噪声、频率偏移等因素影响下的鉴相性能。仿真结果表明,欠采样不会影响鉴相精度,并且欠采样apFFT鉴相法的鉴相精度优于欠采样FFT鉴相法。进行了鉴相性能的实验验证,实验数据表明,当采样频率为100 MHz、信号调制频率为201 MHz时,apFFT鉴相精度为0.134°,卡尔曼滤波后鉴相精度优于0.023°,测距精度可达0.20 mm。因此,基于Kalman滤波的欠采样apFFT鉴相法具有精度高、抗干扰能力强等优点,在相位式激光测距系统中具有重要的应用价值。

主 题 词：相位式激光测距 数字鉴相 欠采样 全相位FFT 卡尔曼滤波 

学科分类：080901[080901] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0803[工学-仪器类] 081102[081102] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/IRLA20230119

馆 藏 号：203124724...