【摘 要】
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针对相位式激光测距中的鉴相误差,建立了谱分析鉴相的误差模型,提出了在数据预处理中引入希尔伯特变换来消除相位差估计偏差的测量方法。分析了传统谱分析鉴相的偏差和方差,
【机 构】
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中国科学院光电研究院,中国科学院研究生院
【基金项目】
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国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2008AA121304)
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针对相位式激光测距中的鉴相误差,建立了谱分析鉴相的误差模型,提出了在数据预处理中引入希尔伯特变换来消除相位差估计偏差的测量方法。分析了传统谱分析鉴相的偏差和方差,指出这些测量偏差受初相位的影响,在高速测距中不容忽略。提出了一种无偏改进方法,通过窗函数法设计正弦信号的简易希尔伯特变换器,将离散傅里叶变换的对象转换为解析信号,在仅增加4次加减法运算和2次移位操作的情况下,实现了近似无偏谱分析鉴相。仿真分析和实验验证结果表明,鉴相均值与真实相位差相同;当信噪比为40dB时,每秒百万次高速鉴相的误差为0.1°;当调制频率为100MHz时,测距精度达到0.4mm。实验表明,将希尔伯特变换应用于谱分析鉴相,可实现高准确度相位差测量,并可应用于高速相位式激光测距。
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