一种基于质心计算的高精度多普勒测量系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114994351A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210588199.9(22)申请日2022.05.26(71)申请人中煤科工集团重庆智慧城市科技研究院有限公司地址400000重庆市江北区鱼嘴镇永和路39号2层204室申请人中煤科工集团重庆研究院有限公司(72)发明人孙维张建鑫戴书球凌渝(74)专利代理机构重庆强大凯创专利代理事务所(普通合伙)50217专利代理师赵玉乾(51)Int.Cl.G01P3/36(2006.01)G01S17/58(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种基于质心计算的高精度多普勒测量系统及方法(57)摘要本发明涉及激光多普勒测速技术领域，具体涉及一种基于质心计算的高精度多普勒测量系统及方法，其中系统包括：激光发射单元，所述激光发射单元用于产生超窄线宽的光源并将超窄线宽的光源分成本振光与信号光；所述激光发射单元连接有探测信号单元，所述探测信号单元用于发射信号光到运动目标得到反射信号光，将反射信号光与本振光相干拍频，得到测量信号；所述探测信号单元连接有信号采集处理单元，所述信号采集处理单元用于采集测量信号，并基于质心计算算法处理测量信号，得到运动目标的测量速度。本发明采用超窄线宽的光源提高了测量信号的输出功率谱的信噪比，利用质心计算算法精确提取功率谱信号的频率分量减小了误差，提高了测量精度。CN114994351ACN114994351A权利要求书1/1页1.一种基于质心计算的高精度多普勒测量系统，其特征在于，包括：激光发射单元，所述激光发射单元用于产生超窄线宽的光源并将超窄线宽的光源分成本振光与信号光；所述激光发射单元连接有探测信号单元，所述探测信号单元用于发射信号光到运动目标得到反射信号光，将反射信号光与本振光相干拍频，得到测量信号；所述探测信号单元连接有信号采集处理单元，所述信号采集处理单元用于采集测量信号，并基于质心计算算法处理测量信号，得到运动目标的测量速度。2.如权利要求1所述的基于质心计算的高精度多普勒测量系统，其特征在于，所述信号采集处理单元包括信号处理单元，所述信号处理单元基于质心计算算法处理测量信号，得到运动目标的测量速度，包括：进行FFT变换，得到测量信号的功率谱信号；归一化处理功率谱信号，根据“半高全宽原则”提取出符合质心计算条件的频率分量和功率谱值，筛选出功率谱信号和相应的频率分量；根据筛选出的功率谱信号和相应的频率分量，利用质心计算算法得到最终的频率分量，根据最终的频率分量得到运动目标的测量速度。3.如权利要求2所述的基于质心计算的高精度多普勒测量系统，其特征在于，所述信号处理单元还用于对测量信号进行自相关处理。4.如权利要求3所述的基于质心计算的高精度多普勒测量系统，其特征在于，所述信号采集处理单元包括数据采集单元，所述数据采集单元用于采集测量信号。5.如权利要求1‑4任一项所述的基于质心计算的高精度多普勒测量系统，其特征在于，所述激光发射单元包括激光器，所述激光器为超窄线宽激光器，所述激光器连接有光纤隔离器，所述光纤隔离器连接有第一耦合器。6.如权利要求5所述的基于质心计算的高精度多普勒测量系统，其特征在于，所述探测信号单元包括环形器，所述环形器连接有光束收发装置与第二耦合器，所述第二耦合器连接有光电探测器。7.如权利要求6所述的基于质心计算的高精度多普勒测量系统，其特征在于，所述第一耦合器1×2耦合，所述第二耦合器2×2耦合。8.一种基于质心计算的高精度多普勒测量方法，其特征在于，包括：S1、产生超窄线宽的光源，并将超窄线宽的光源分成本振光与信号光；S2、发射信号光到运动目标得到反射信号光，将反射信号光与本振光相干拍频，得到测量信号；S3、采集测量信号，并基于质心计算算法处理测量信号，得到运动目标的测量速度。9.如权利要求8所述的基于质心计算的高精度多普勒测量方法，其特征在于，S3中，基于质心计算算法处理测量信号，得到运动目标的测量速度，包括：进行FFT变换，得到测量信号的功率谱信号；归一化处理功率谱信号，根据“半高全宽原则”提取出符合质心计算条件的频率分量和功率谱值，筛选出功率谱信号和相应的频率分量；根据筛选出的功率谱信号和相应的频率分量，利用质心计算算法得到最终的频率分量，根据最终的频率分量得到运动目标的测量速度。2CN114994351A说明书1/5页一种基于质心计算的高精度多普勒测量系统及方法技术领域[0001]本发明涉及激光多普勒测速技术领域，具体涉及一种基于质心计算的高精度多普勒测量系统及方法。背景技术[0002]激光多普勒测速系统具有响应速度快、测量精度高、测量动态范围宽、可测多维矢量速度等优点，被广泛应用于科研教育、工业测量、海洋测