面向FMCW激光雷达的修正Rife算法设计与硬件实现

作者：叶茂; 刘恒泉; 赵毅强^*; 孙泽文; 胡彬

来源：红外与激光工程, 2022, 51(12): 138-144.

• FMCW激光雷达
• 频率估计
• 修正Rife算法
• FPGA

FMCW激光雷达以其高精度、抗干扰能力强、同时测距测速等特点得到了广泛研究。针对FFT固有栅栏效应引入测距、测速误差的问题，通过分析频谱幅值和相角的规律，并结合正弦函数原理提出了一种易于硬件实现的修正Rife算法，有效地降低了传统Rife算法在估计频率接近FFT量化频率点时的误差。通过仿真和FPGA验证，修正Rife算法在信噪比为-10 dB时相较于传统Rife算法平均误差降低了69.6%，均方根误差降低了50.7%，而计算量仅增加了两个乘法和加法，与N点FFT计算量相比可忽略不计。最后，通过搭建光学测试平台，模拟激光雷达中频回波信号验证了该算法的有效性。测试结果显示，该算法可在112 m范围内实现同时测距测速，测距误差不大于5 cm，测速误差不大于0.16 km/h，满足实时性要求。

• 单位
  天津大学