测距方法及装置、引信控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及测距技术领域，尤其涉及测距方法及装置、引信控制系统。
【背景技术】
[0002] 在很多情况下，都需要实现对目标对象的距离测量。以机器人物流运输为例，需要 使得机器人准确行走至物流货品前的预定距离后，便于拾起并运输相应的物流货品。
[0003] 因此，如何准确测量与目标对象之间的距离，成为目前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本申请提供测距方法及装置、引信控制系统，可以实现准确的测距操 作。
[0005] 为实现上述目的，本申请提供技术方案如下：
[0006] 根据本申请的第一方面，提出了一种测距方法，包括：
[0007] 发送线性调频的发射信号，并接收对应的回波信号；
[0008] 对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换，并依次对每个变换后的离散信号执 行下述处理：
[0009] 确定所述离散信号在分数阶域的峰值点位置；
[0010] 根据所述峰值点位置、所述回波信号的瞬时初始频率以及预定义的峰值点位置 与瞬时初始频率之间的对应关系，计算与目标对象之间的实时距离；
[0011] 当所述实时距离小于或等于预设距离时，输出预设指令，否则转入对后一离散信 号的处理。
[0012] 根据本申请的第二方面，提出了一种测距装置，包括：
[0013] 信号收发单元，用于发送线性调频的发射信号，并接收对应的回波信号；
[0014] 信号处理单元，用于对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换，并依次对每个 变换后的离散信号执行下述处理：
[0015] 确定所述离散信号在分数阶域的峰值点位置；
[0016] 根据所述峰值点位置、所述回波信号的瞬时初始频率以及预定义的峰值点位置与 瞬时初始频率之间的对应关系，计算与目标对象之间的实时距离；
[0017] 当所述实时距离小于或等于预设距离时，输出预设指令，否则转入对后一离散信 号的处理。
[0018] 根据本申请的第三方面，提出了一种引信控制系统，包括：上述任一技术方案所述 的测距装置。
[0019] 由以上技术方案可见，本申请通过调频信号的收发和信号处理，可以根据信号传 输造成的时间差，准确计算出与目标对象之间的实时距离；同时，通过离散分数阶傅里叶变 换算法对回波信号进行处理，有助于提高计算精度，和提高抗干扰能力。另外，所述测距方 法由于利用调频率已知的特性能够显著降低计算量，确保根据计算结果而及时发出控制指 令。
【附图说明】
[0020] 图1-2是根据本申请一示例性实施例的一种测距方法的流程图；
[0021] 图3是根据本申请一示例性实施例的另一种测距方法的流程图；
[0022] 图4是根据本申请一示例性实施例的时频平面及分数阶域的示意图；
[0023] 图5是根据本申请一示例性实施例的一种电子设备的结构示意图；
[0024] 图6是根据本申请一示例性实施例的一种测距装置的框图。
【具体实施方式】
[0025] 本申请通过调频信号的收发和信号处理，可以根据信号传输造成的时间差，准确 计算出与目标对象之间的实时距离。为对本申请进行进一步说明，提供下列实施例：
[0026] 图1-2是根据本申请一示例性实施例的一种测距方法的流程图，如图1所示，该方 法可以包括以下步骤：
[0027] 在步骤102中，发送线性调频的发射信号，并接收对应的回波信号。
[0028] 在本实施例中，发射信号为线性调频的信号，比如三角波信号或锯齿信号等，以便 于实现基于分数阶傅里叶变换的信号处理过程。
[0029] 在本实施例中，在对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换之前，可以将所述 回波信号与预设参考信号进行混频处理，便于执行信号的采样和处理。其中，所述预设参考 信号与所述发射信号的载频相同，
[0030] 在步骤104中，对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换，并依次对每个变换 后的离散信号进行处理。
[0031] 具体地，对每个离散信号的处理过程如图2所示，可以包括以下流程：
[0032] 步骤202,确定所述离散信号在分数阶域的峰值点位置。
[0033] 在本实施例中，离散信号在时频平面内对应于最优旋转角度时，在分数阶域上存 在一个有限冲激，该有限冲激与时频平面内的原点之间的距离，即"峰值点位置"。
[0034] 步骤204,根据所述峰值点位置、所述回波信号的瞬时初始频率以及预定义的峰值 点位置与瞬时初始频率之间的对应关系，计算与目标对象之间的实时距离。
[0035] 在本实施例中，所述预定义的峰值点位置与瞬时初始频率之间的对应关系，包括： Up= IIFcose ;其中，Up为所述峰值点位置，IIF为所述瞬时初始频率，β为所述离散信号 与时频坐标系中的时域坐标轴之间的夹角。
[0036] 步骤206,当所述实时距离小于或等于预设距离时，输出预设指令，否则转入对后 一离散信号的处理。
[0037] 在本实施例中，基于不同的应用场景，可以输出不同的预设指令，即用户所希望的 控制指令。比如当应用于机器人物流运输场景时，预设指令可以为机器人行走系统的停止 指令；当应用于如建筑过程中的测距场景时，预设指令可以为发出警报信息，譬如发出蜂鸣 声、灯光闪烁等；当应用于引信控制系统时，预设距离为预定义的弹目距离，而预设指令可 以为炮弹的起爆指令。
[0038] 图3是根据本申请一示例性实施例的另一种测距方法的流程图，如图3所示，该方 法可以包括以下步骤：
[0039] 步骤302,生成线性调频的发射信号，并发送该发射信号。
[0040] 在本实施例中，发射信号应当为线性调频信号，比如三角波或锯齿波信号。
[0041] 步骤304A，接收对应于发射信号的回波信号。
[0042] 步骤304B，生成参考信号，该参考信号与发射信号的载频相同。
[0043] 在本实施例中，步骤304A与步骤304B可以并行异步处理，即两者的实现并不存 在相互之间的依赖关系。
[0044] 步骤306,将回波信号与参考信号进行混频处理，得到基带信号。
[0045] 在本实施例中，通过混频处理可以降低回波信号的频率，从而有助于在离散分数 阶傅里叶变换过程中顺利实现信号采样和处理。
[0046] 举例而言，比如发射信号为：
[0047] st (t) =Acos [2 π (fc-Δ F) t+π fmt2]
[0048] 其中，f。为载频，Λ F为调制频偏，f m= tan β且β为调频率，A为系数。
[0049] 相应的，接收到的回波信号可以为：
[0050] sr (t) = Ar cos [2 π (fc- Δ F) (t- τ ) + jt fm (t- τ )2]
[0051] 其中，τ为延迟时间，4为系数。
[0052] 对应于发射信号，假定参考信号为x(t) =ArefCos (2π f；t) (AMf为系数），则得到 的基带信号可以为：
[0053] sb (t) = ArCos [2 π (fc- Δ F) τ -2 π (Δ F+fm τ ) t+ π fmt2+ π fm τ 2]
[0054] 步骤308,对基带信号进行离散分数阶傅里叶变换。
[0055] 步骤310,对变换后的离散信号进行分数阶域滤波。
[0056] 针对每个离散信号，分别依次执行下述处理：
[0057] 步骤312,搜索离散信号在分数阶域内对应的峰值点位置。
[0058] 在本实施例中，图4示出了时频平面fOt和分数阶域u，以及离散信号fif(t)与各 轴之间的位置关系。
[0059] 其中，当离散信号fif(t)处于最优旋转角度（即
【主权项】
1. 一种测距方法，其特征在于，包括： 发送线性调频的发射信号，并接收对应的回波信号； 对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换，并依次对每个变换后的离散信号执行下 述处理： 确定所述离散信号在分数阶域的峰值点位置； 根据所述峰值点位置、所述回波信号的瞬时初始频率以及预定义的峰值点位置与瞬时 初始频率之间的对应关系，计算与目标对象之间的实时距离； 当所述实时距离小于或等于预设距离时，输出预设指令，否则转入对后一离散信号的 处理。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括： 在对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换之前，将所述回波信号与预设参考信号 进行混频处理； 其中，所述预设参考信号与所述发射信号的载频相同。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定义的峰值点位置与瞬时初始频 率之间的对应关系，包括：up=IIFcos|3 ; 其中，Up为所述峰值点位置，IIF为所述瞬时初始频率，0为所述离散信号与时频坐标 系中的时域坐标轴之间的夹角。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述输出预设指令，包括：发出预设警报信息； 或者，当所述预设距离为预定义的弹目距离时，所述预设指令为起爆指令。
5. -种测距装置，其特征在于，包括： 信号收发单元，用于发送线性调频的发射信号，并接收对应的回波信号； 信号处理单元，用于对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换，并依次对每个变换 后的离散信号执行下述处理： 确定所述离散信号在分数阶域的峰值点位置； 根据所述峰值点位置、所述回波信号的瞬时初始频率以及预定义的峰值点位置与瞬时 初始频率之间的对应关系，计算与目标对象之间的实时距离； 当所述实时距离小于或等于预设距离时，输出预设指令，否则转入对后一离散信号的 处理。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括： 混频处理单元，用于在对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换之前，将所述回波 信号与预设参考信号进行混频处理； 其中，所述预设参考信号与所述发射信号的载频相同。
7. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预定义的峰值点位置与瞬时初始频 率之间的对应关系，包括：up=IIFcos|3 ; 其中，Up为所述峰值点位置，IIF为所述瞬时初始频率，0为所述离散信号与时频坐标 系中的时域坐标轴之间的夹角。
8. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于， 所述输出预设指令，包括：发出预设警报信息； 或者，当所述预设距离为预定义的弹目距离时，所述预设指令为起爆指令。
9. 一种引信控制系统，其特征在于，包括：如权利要求4至6中任一项所述的测距装 置。
【专利摘要】本申请提供一种测距方法及装置、引信控制系统，该测距方法包括：发送线性调频的发射信号，并接收对应的回波信号；对所述回波信号进行离散分数阶傅里叶变换，并依次对每个变换后的离散信号执行下述处理：确定所述离散信号在分数阶域的峰值点位置；根据所述峰值点位置、所述回波信号的瞬时初始频率以及预定义的峰值点位置与瞬时初始频率之间的对应关系，计算与目标对象之间的实时距离；当所述实时距离小于或等于预设距离时，输出预设指令，否则转入对后一离散信号的处理。通过本申请的技术方案，可以实现准确的测距操作。
【IPC分类】G01S13-32
【公开号】CN104793198
【申请号】CN201510059915
【发明人】郝新红, 岳凯, 栗苹, 闫晓鹏, 陶艳, 李泽
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年2月5日