● 摘要
激光多普勒测速技术是一种基于多普勒原理的高精度非接触式测量方法，与传统的GPS以及微波测速方式相比，其测速精度高，自主性强，且不易受电磁干扰。本文以车载自主导航为背景，开展了激光多普勒技术在车载测速中应用的研究，要实现车辆自主高精度导航，为车辆提高精度多维的速度信息，需要对速度模型以及信号处理进行研究，另外高速实时的信号采集和处理电路系统也是实现激光多普勒测速的一个重要的硬件保障。论文从上述几方面展开研究，主要内容包括以下几个方面：
基于多普勒测速原理和相干测速原理，对散射回波信号进行了分析，主要从其时域、频域特征和回波功率入手，重点分析回波功率模型，对归一化回波功率随入射角度的变化进行了仿真分析，为天线的布局和安装时的光波入射角设计提供依据。
研究了单波束、双波束和三波束速度模型，重点对三波束的速度模型的安装角误差进行了分析，对称的天线布局方式能够对安装角引入的误差有一定抑制，并对车辆颠簸引入的误差进行了对比，结果表明三波束的天线配置能够减小颠簸带来的影响。
分析了系统速度参数估计的CRLB下限，为提高频谱分辨率，研究几种主要的频谱提取算法：比值校正法、能量重心校正法、FFT+FT连续细化法以及相幅校正法，并通过实际的电路进行实验对比，结果表明相幅校正法优于其他算法，更适合本系统，其频率估计精度达0.06%。
介绍了系统的信号采集和处理电路，提出了基于DSP和FPGA的多路信号处理系统的设计方案，给出了系统框图以及各个模块的详细设计，在旧版电路的基础上，完成了新版电路的制板和调试。并给出了电路的测试结果，进行了跑车实验，验证了方案的可行性，并提出了一些改进措施。