吴鑫渊，冯国英

(四川大学电子信息学院，成都 610065)

0 引言

激光角分辨力高、抗干扰能力强，可以有效避免微波贴近地面的多径效应和地物干扰问题，被广泛用于测距领域[1]。相位式激光测距作为一种高精度、非接触的测量方式，在大地、空间位置高精度测量等领域起着很重要的作用[2]。鉴相方法可分为模拟法和数字法两大类。模拟鉴相法适应鉴别信号的频率高，鉴相速度快，但是实现电路复杂、元器件要求高、精度差等缺点；数字法通过采样模拟信号转化为数字量进行鉴相，优化了硬件结构，测量精度高。近年来，基于高速采样和数字运算的数字鉴相方法越来越多的应用在工程中。数字法主要包括自动数字鉴相法、数字相关法和FFT鉴相法。由于激光回波信号受测量范围，光电探测器件等影响信噪比浮动较大，自动数字鉴相法误差较大；而数字相关法限制了鉴相范围为0～π；FFT鉴相法在进行频谱分析时，若信号频率不是频谱分辨率的整数倍，则会出现严重的频谱泄露和栅栏效应，造成鉴相误差[3]，故工程中多采用FFT算法的改进算法全相位FFT算法进行鉴相。2012年中国科学院光电研究所缑宁祎等人设计了全相位FFT法的FPGA信号处理方案，利用傅里叶的变换共轭性实现了高速实时鉴相，在500 KHz测距速率，频率偏移1%时，鉴相精度可达0.09度[4]，2015年该所张云雷等人在FPGA上实现了鉴相精度0.08度的双频测尺鉴相系统，通过控制两测尺之间的频差，有效降低了测尺之间的干扰，满足了大尺度空间中相位式激光测距的应用需求[5]；……