FMCW測(cè)距
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
FMCW測(cè)距的實(shí)例教程
簡(jiǎn)介：激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)
以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
?激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
?相移測(cè)距
?調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間)
1)原理簡(jiǎn)介
?使用激光脈沖，飛行時(shí)間測(cè)距法測(cè)量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進(jìn)到目標(biāo)并返回接收器所花費(fèi)的時(shí)間。 然后計(jì)算距離[1]
c是光速。
?接收信號(hào)功率是根據(jù)擴(kuò)展目標(biāo)模型確定的，計(jì)算如下[2]
其中Pt是傳輸光功率，D是接收器孔徑，ρ目標(biāo)反射率，tatm是大氣損耗系數(shù)，topt是光傳輸系統(tǒng)損耗因子，R是目標(biāo)范圍。
?為了可靠地確定到達(dá)脈沖的出發(fā)時(shí)間，使用恒比定時(shí)測(cè)量[3]方法（用Cpp組件實(shí)現(xiàn)）。
圖2測(cè)距儀（TofF）布局
2)應(yīng)用案例
?下面的示例中，一個(gè)高斯脈沖(峰值脈沖時(shí)間= 1 us) 傳輸過(guò)后從虛擬目標(biāo)反射(由自由空間信道模型 (擴(kuò)展目標(biāo))定義)) 。經(jīng)過(guò)衰減和延遲后，通過(guò)Cpp組件恒比定時(shí)測(cè)量法檢測(cè)和后處理接收到的信號(hào)。
?接收到的脈沖是在抽樣時(shí)間6.02e-06秒觸發(fā)的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m（與全局參數(shù)范圍設(shè)置為750 m相比較）。 通過(guò)改變輸入?yún)?shù)CFTDelay，CFTFraction，CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
圖3激光測(cè)距系統(tǒng)
2.測(cè)距(相移)
?測(cè)量對(duì)象/目標(biāo)的距離的另一種方法是使用相移測(cè)距儀。 利用該方法，光源以特定頻率Rf被調(diào)制并且朝向目標(biāo)傳送。 然后用PIN光電二極管跟隨外差接收器檢測(cè)反射信號(hào)。
展開(kāi) 簡(jiǎn)介：激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)
以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
相移測(cè)距
調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1.使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間)
原理簡(jiǎn)介
使用激光脈沖，飛行時(shí)間測(cè)距法測(cè)量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進(jìn)到目標(biāo)并返回接收器所花費(fèi)的時(shí)間。 然后計(jì)算距離[1]
c是光速。
接收信號(hào)功率是根據(jù)擴(kuò)展目標(biāo)模型確定的，計(jì)算如下[2]
其中 Pt 是傳輸光功率，D 是接收器孔徑， ρ 目標(biāo)反射率， 是大氣損耗系數(shù)，是光傳輸系統(tǒng)損耗因子，R 是目標(biāo)范圍。
為了可靠地確定到達(dá)脈沖的出發(fā)時(shí)間，使用恒比定時(shí)測(cè)量[3]方法（用Cpp組件實(shí)現(xiàn)）。
圖2.測(cè)距儀（TofF）布局
應(yīng)用案例
下面的示例中，一個(gè)高斯脈沖(峰值脈沖時(shí)間= 1 us) 傳輸過(guò)后從虛擬目標(biāo)反射(由自由空間信道模型 (擴(kuò)展目標(biāo))定義) ) 。經(jīng)過(guò)衰減和延遲后，通過(guò)Cpp組件恒比定時(shí)測(cè)量法檢測(cè)和后處理接收到的信號(hào)。
接收到的脈沖是在抽樣時(shí)間6.02e-06秒觸發(fā)的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m（與全局參數(shù)范圍設(shè)置為750 m相比較）。 通過(guò)改變輸入?yún)?shù)CFTDelay，CFTFraction，CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
圖3.激光測(cè)距系統(tǒng)
2.測(cè)距(相移)
測(cè)量對(duì)象/目標(biāo)的距離的另一種方法是使用相移測(cè)距儀。 利用該方法，光源以特定頻率Rf被調(diào)制并且朝向目標(biāo)傳送。 然后用PIN光電二極管跟隨外差接收器檢測(cè)反射信號(hào)。
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以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
相移測(cè)距
調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1.使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間)
原理簡(jiǎn)介
使用激光脈沖，飛行時(shí)間測(cè)距法測(cè)量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進(jìn)到目標(biāo)并返回接收器所花費(fèi)的時(shí)間。 然后計(jì)算距離[1]
c是光速。
接收信號(hào)功率是根據(jù)擴(kuò)展目標(biāo)模型確定的，計(jì)算如下[2]
其中 Pt 是傳輸光功率，D 是接收器孔徑， ρ 目標(biāo)反射率， 是大氣損耗系數(shù)，是光傳輸系統(tǒng)損耗因子，R 是目標(biāo)范圍。
為了可靠地確定到達(dá)脈沖的出發(fā)時(shí)間，使用恒比定時(shí)測(cè)量[3]方法（用Cpp組件實(shí)現(xiàn)）。
圖2.測(cè)距儀（TofF）布局
應(yīng)用案例
下面的示例中，一個(gè)高斯脈沖(峰值脈沖時(shí)間= 1 us) 傳輸過(guò)后從虛擬目標(biāo)反射(由自由空間信道模型 (擴(kuò)展目標(biāo))定義) ) 。經(jīng)過(guò)衰減和延遲后，通過(guò)Cpp組件恒比定時(shí)測(cè)量法檢測(cè)和后處理接收到的信號(hào)。
接收到的脈沖是在抽樣時(shí)間6.02e-06秒觸發(fā)的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m（與全局參數(shù)范圍設(shè)置為750 m相比較）。 通過(guò)改變輸入?yún)?shù)CFTDelay，CFTFraction，CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
圖3.激光測(cè)距系統(tǒng)
2.測(cè)距(相移)
測(cè)量對(duì)象/目標(biāo)的距離的另一種方法是使用相移測(cè)距儀。 利用該方法，光源以特定頻率Rf被調(diào)制并且朝向目標(biāo)傳送。 然后用PIN光電二極管跟隨外差接收器檢測(cè)反射信號(hào)。
展開(kāi) 簡(jiǎn)介：激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)
以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
□ 激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
□ 相移測(cè)距
□ 調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1.使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間)
1）原理簡(jiǎn)介
使用激光脈沖，飛行時(shí)間測(cè)距法測(cè)量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進(jìn)到目標(biāo)并返回接收器所花費(fèi)的時(shí)間。 然后計(jì)算距離[1]
c是光速。
接收信號(hào)功率是根據(jù)擴(kuò)展目標(biāo)模型確定的，計(jì)算如下[2]
其中 Pt 是傳輸光功率，D 是接收器孔徑， ρ 目標(biāo)反射率， ?atm 是大氣損耗系數(shù)，?opt 是光傳輸系統(tǒng)損耗因子，R 是目標(biāo)范圍。
為了可靠地確定到達(dá)脈沖的出發(fā)時(shí)間，使用恒比定時(shí)測(cè)量[3]方法（用Cpp組件實(shí)現(xiàn)）。
圖2.測(cè)距儀（TofF）布局
2）應(yīng)用案例
□ 下面的示例中，一個(gè)高斯脈沖(峰值脈沖時(shí)間= 1 us) 傳輸過(guò)后從虛擬目標(biāo)反射(由自由空間信道模型 (擴(kuò)展目標(biāo))定義) ) 。經(jīng)過(guò)衰減和延遲后，通過(guò)Cpp組件恒比定時(shí)測(cè)量法檢測(cè)和后處理接收到的信號(hào)。
□ 接收到的脈沖是在抽樣時(shí)間6.02e-06秒觸發(fā)的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m（與全局參數(shù)范圍設(shè)置為750 m相比較）。 通過(guò)改變輸入?yún)?shù)CFTDelay，CFTFraction，CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
圖3.激光測(cè)距系統(tǒng)
2.測(cè)距(相移)
測(cè)量對(duì)象/目標(biāo)的距離的另一種方法是使用相移測(cè)距儀。
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FMCW測(cè)距的最新內(nèi)容
圖4測(cè)距儀（相移）布局
3.測(cè)距(FMCW)
?最后提出的方法是調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）LIDAR。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了兩種模型：直接檢測(cè)的FMCW LIDAR和相干檢測(cè)的FMCW LIDAR。兩種模式的工作原理相同。頻率調(diào)制的光發(fā)送器發(fā)送信號(hào)到目標(biāo)，并且通過(guò)光電檢測(cè)器檢測(cè)反射信號(hào)并與原始線性調(diào)頻（LFM）信號(hào)混合。隨著接收信號(hào)的時(shí)延，產(chǎn)生中頻信號(hào)。
簡(jiǎn)介：激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)
以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
□ 激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
□ 相移測(cè)距
□ 調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1.使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間
圖4.測(cè)距儀（相移）布局
3.測(cè)距(FMCW)
最后提出的方法是調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）LIDAR。 已經(jīng)開(kāi)發(fā)了兩種模型：直接檢測(cè)的FMCW LIDAR和相干檢測(cè)的FMCW LIDAR。 兩種模式的工作原理相同。 頻率調(diào)制的光發(fā)送器發(fā)送信號(hào)到目標(biāo)，并且通過(guò)光電檢測(cè)器檢測(cè)反射信號(hào)并與原始線性調(diào)頻（LFM）信號(hào)混合。 隨著接收信號(hào)的時(shí)延，產(chǎn)生中頻信號(hào)。
圖4.測(cè)距儀（相移）布局
3.測(cè)距(FMCW)
最后提出的方法是調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）LIDAR。 已經(jīng)開(kāi)發(fā)了兩種模型：直接檢測(cè)的FMCW LIDAR和相干檢測(cè)的FMCW LIDAR。 兩種模式的工作原理相同。 頻率調(diào)制的光發(fā)送器發(fā)送信號(hào)到目標(biāo)，并且通過(guò)光電檢測(cè)器檢測(cè)反射信號(hào)并與原始線性調(diào)頻（LFM）信號(hào)混合。 隨著接收信號(hào)的時(shí)延，產(chǎn)生中頻信號(hào)。
