8、激光雷达技术解析

激光雷达技术解析

1. 激光雷达信号处理技术

线性调制信号，也被称为线性调频信号（chirp信号），是指信号频率随时间呈线性增加或减少，或者先线性减小再增加。其数学表达式如下：
[
s(t) = rect(\frac{t}{T})e^{j2\pi(\frac{k}{2}t^2 + f_ct)}, \quad 0 \leq t \leq T
]
其中，(k) 是调频斜率（chirp率），(f_c) 是载波频率，(T) 是脉冲时间宽度，(rect(\frac{t}{T})) 是矩形信号，定义为：
[
rect(\frac{t}{T}) =
\begin{cases}
1, & |\frac{t}{T}| \leq 1 \
0, & \text{otherwise}
\end{cases}
]
其瞬时频率为：
[
f_i(t) = \frac{1}{2\pi}\frac{d\theta(t)}{dt} = kt + f_c
]
信号带宽 (B = kT)，时间 - 带宽积可表示为 (BT = kT^2)。
当 (k > 0) 时，chirp率为正，信号为升调频，频率随时间线性增加，波形具有矩形包络，从稀疏到密集变化；当 (k < 0) 时，chirp率为负，信号为降调频，频率随时间线性减小，波形从密集到稀疏变化。

传统的chirp信号采用电子学方法生成，但受限于有限的采样率和波形生成带宽。而采用光学技术生成chirp信号可克服这些限制，具有波形带宽宽、相位噪声低和易于调谐等优点。

下面是光学