CN110429923A - 一种激光接收信号数字化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光接收信号数字化处理方法，包括如下步骤：步骤一：激光接收机产生长度为T0的周期信号，其中T0/2固定采样俯仰方向，然后T0/2采样偏航方向；步骤二：输入5种频率交替的正弦信号；步骤三：幅度预处理1之后信号分成四路；步骤四：滤波器的输出端连接到施密特触发器的输入端；步骤五：施密特触发器的输出端连接到鉴幅的输入端；步骤六：鉴幅的输出端连接到减法器的输入端；步骤七：减法器的输出端与积分器的输入端连接。本发明能有效的解决模拟电路体积大、批产一致性差、设备升级换代不方便、参数更改繁琐、抗恶劣环境性能较差的问题。

Description

一种激光接收信号数字化处理方法
技术领域
本发明涉及数字化处理技术领域，具体为一种激光接收信号数字化处理方法。
背景技术
目前激光跟踪、制导技术应用非常广泛。跟踪和制导领域采用的激光技术主要有两种，第一种是使用细激光波束照射目标，通过目标上传感器判断激光的光斑在传感器的位置计算出目标的偏移量，通过动态调整目标的位置达到精准控制的目的。另一种是通过宽激光波束照射目标和周边区域，通过安装在目标上的传感器感知目标在波束中的偏移量，通过执行机构调整目标的位置，使目标始终处于激光波束的中心位置，从而达到控制的目标运动轨迹的目的，本发明的应用场景属于第二种，实现利用激光接收信号计算目标偏差的功能。
目前现有的解决方案都是采用模拟电路的方式实现偏差值的计算，模拟电路经过长时间的使用和发展模拟电路的实现方案比较成熟。但是模拟电路存在体积大、一致性差不利于大批量的快速化生产、设备升级换代不方便、参数更改繁琐的缺点，另外分立元件组成的模拟电路抗冲击恶劣环境的性能较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种激光接收信号数字化处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明能有效的解决模拟电路体积大、批产一致性差、设备升级换代不方便、参数更改繁琐、抗恶劣环境性能较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光接收信号数字化处理方法，包括如下步骤：
步骤一：激光接收机产生长度为T0的周期信号，其中T0/2固定采样俯仰方向，然后T0/2采样偏航方向；
步骤二：输入5种频率交替的正弦信号，幅度预处理1将输入的信号处理为周期方波；
步骤三：幅度预处理1之后信号分成四路，分别经过滤波器2、滤波器3、滤波器4和滤波器5共4个频率的带通滤波器；
步骤四：滤波器2的输出端连接到施密特触发器6的输入端，滤波器3的输出端连接到施密特触发器7输入端，滤波器4的输出端连接到施密特触发器8输入端，滤波器5的输出端连接到施密特触发器9输入端；
步骤五：施密特触发器6的输出端连接到鉴幅10的输入端，施密特触发器7的输出端连接到鉴幅11输入端，施密特触发器8的输出端连接到鉴幅12的输入端，施密特触发器9的输出端连接到鉴幅13输入端；
步骤六：鉴幅10的输出端连接到减法器14的输入端，鉴幅11的输出端连接到减法器14输入端，鉴幅12的输出端连接到减法器15输入端，鉴幅13的输出端连接到减法器15输入端；
步骤七：减法器14的输出端与积分器16的输入端连接，经过标定18计算出俯仰方向Uy，减法器15的输出端与积分器17的输入端连接，经过标定19计算出偏航的方向Uz。
进一步的，步骤一中的激光接收机输出包括5种频率，分别是F1、F2、F3、F4、F5；T0/2时间内F1持续时间为T1，F2持续时间为T2，F5持续时间为T51，其中T1+T2+T51＝T0/2，令ΔT＝T1-T2；Δt/T0/2即是所求俯仰方向；T0/2时间内F3持续时间为T3，F4持续时间为T4，F5持续时间为T52，其中T3+T4+T52＝T0/2，令ΔT＝T3-T4；Δt/T0/2即是所求偏航方向。
进一步的，步骤四中将滤波之后的正弦信号再次转换为方波信号。
进一步的，步骤五中经过鉴幅器之后方波脉冲变换为宽方波，方波的宽度表征各个频率持续的时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用的特殊频率识别处理方法与常见的脉冲计数测频的方法相比，具有抗干扰能力强，在低信噪比下依旧能正常工作的优点。基于该方法的处理装备已经在仿真实验室进行了充分的性能测试，具有很强的市场价值和广泛的应用领域。
附图说明
图1为本发明一种激光接收信号数字化处理方法的算法框图；
图2为本发明一种激光接收信号数字化处理方法的幅度预处理之后的信号波形图；
图3为本发明的一种激光接收信号数字化处理方法的滤波器处理后的频率带；
图4为本发明的一种激光接收信号数字化处理方法的施密特触发器输出的方波信号图；
图5为本发明的一种激光接收信号数字化处理方法的鉴幅输出的宽方波；
图6为本发明的一种激光接收信号数字化处理方法的减法器处理后的方波图；
图7为本发明的一种激光接收信号数字化处理方法的获得的仿真结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1-7所示，一种激光接收信号数字化处理方法，包括如下步骤：
步骤一：激光接收机产生长度为T0的周期信号，其中T0/2固定采样俯仰方向，然后T0/2采样偏航方向，激光接收机输出包括5种频率，分别是F1、F2、F3、F4、F5；T0/2时间内F1持续时间为T1，F2持续时间为T2，F5持续时间为T51，其中T1+T2+T51＝T0/2，令ΔT＝T1-T2；Δt/T0/2即是所求俯仰方向；T0/2时间内F3持续时间为T3，F4持续时间为T4，F5持续时间为T52，其中T3+T4+T52＝T0/2，令ΔT＝T3-T4；Δt/T0/2即是所求偏航方向；
步骤二：输入5种频率交替的正弦信号，幅度预处理1将输入的信号处理为周期方波；
步骤三：幅度预处理1之后信号分成四路，分别经过滤波器2、滤波器3、滤波器4和滤波器5共4个频率的带通滤波器，实现频率选通功能，处理效果如图3所示；
步骤四：滤波器2的输出端连接到施密特触发器6的输入端，滤波器3的输出端连接到施密特触发器7输入端，滤波器4的输出端连接到施密特触发器8输入端，滤波器5的输出端连接到施密特触发器9输入端，滤波之后的正弦信号再次转换为方波信号，如图4所示；
步骤五：施密特触发器6的输出端连接到鉴幅10的输入端，施密特触发器7的输出端连接到鉴幅11输入端，施密特触发器8的输出端连接到鉴幅12的输入端，施密特触发器9的输出端连接到鉴幅13输入端，经过鉴幅器之后方波脉冲变换为宽方波，方波的宽度表征各个频率持续的时间，如图5所示；
步骤六：鉴幅10的输出端连接到减法器14的输入端，鉴幅11的输出端连接到减法器14输入端，鉴幅12的输出端连接到减法器15输入端，鉴幅13的输出端连接到减法器15输入端，减法器14和减法器15的输出信号波形如图6所示；
步骤七：减法器14的输出端与积分器16的输入端连接，经过标定18计算出俯仰方向Uy，减法器15的输出端与积分器17的输入端连接，经过标定19计算出偏航的方向Uz，采用实验室获得的激光接收数据使用上面算法获的仿真结果如图7所示。
本发明采用的数字化处理激光接收信号的方法和装置是对传统模拟方式的一种升级替代方案，具有体积小，功耗低，设备一致性好，在不更改硬件设计的前提下，方便参数的更改和***的升级。同时本发明采用的特殊的频率识别处理方法与常见的脉冲计数测频的方法相比，具有抗干扰能力强，在低信噪比下依旧能正常工作的优点。基于该方法的处理装备已经在仿真实验室进行了充分的性能测试，具有很强的市场价值和广泛的应用领域。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种激光接收信号数字化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：激光接收机产生长度为T0的周期信号，其中T0/2固定采样俯仰方向，然后T0/2采样偏航方向；
步骤二：输入5种频率交替的正弦信号，幅度预处理1将输入的信号处理为周期方波；
步骤三：幅度预处理1之后信号分成四路，分别经过滤波器2、滤波器3、滤波器4和滤波器5共4个频率的带通滤波器；
步骤四：滤波器2的输出端连接到施密特触发器6的输入端，滤波器3的输出端连接到施密特触发器7输入端，滤波器4的输出端连接到施密特触发器8输入端，滤波器5的输出端连接到施密特触发器9输入端；
步骤五：施密特触发器6的输出端连接到鉴幅10的输入端，施密特触发器7的输出端连接到鉴幅11输入端，施密特触发器8的输出端连接到鉴幅12的输入端，施密特触发器9的输出端连接到鉴幅13输入端；
步骤六：鉴幅10的输出端连接到减法器14的输入端，鉴幅11的输出端连接到减法器14输入端，鉴幅12的输出端连接到减法器15输入端，鉴幅13的输出端连接到减法器15输入端；
步骤七：减法器14的输出端与积分器16的输入端连接，经过标定18计算出俯仰方向Uy，减法器15的输出端与积分器17的输入端连接，经过标定19计算出偏航的方向Uz。
2.根据权利要求1所述的一种激光接收信号数字化处理方法，其特征在于，步骤一中的激光接收机输出包括5种频率，分别是F1、F2、F3、F4、F5；T0/2时间内F1持续时间为T1，F2持续时间为T2，F5持续时间为T51，其中T1+T2+T51＝T0/2，令ΔT＝T1-T2；Δt/T0/2即是所求俯仰方向；T0/2时间内F3持续时间为T3，F4持续时间为T4，F5持续时间为T52，其中T3+T4+T52＝T0/2，令ΔT＝T3-T4；Δt/T0/2即是所求偏航方向。
3.根据权利要求1所述的一种激光接收信号数字化处理方法，其特征在于，步骤四中将滤波之后的正弦信号再次转换为方波信号。
4.根据权利要求1所述的一种激光接收信号数字化处理方法，其特征在于，步骤五中经过鉴幅器之后方波脉冲变换为宽方波，方波的宽度表征各个频率持续的时间。
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