Rompiendo el límite de Nyquist: extensión de rango superlineal en FMCW lidar a través del resamplamiento de fase co-prime y el teorema del resto chino

Área de la Ciencia:

• Óptica y Fotónica.
• Metrología de la metrología.
• Procesamiento de señales Procesamiento de señales.

Sus antecedentes:

• El lidar de onda continua modulada por frecuencia (FMCW, por sus siglas en inglés) proporciona capacidades de detección de objetivos de alta precisión y no cooperativas.
• La no linealidad de la modulación de la frecuencia del láser limita críticamente el rendimiento del lidar FMCW.
• Los métodos convencionales de corrección de no linealidad requieren largos caminos auxiliares, lo que lleva a sistemas voluminosos.

Objetivo del estudio:

• Introducir un nuevo método de resampling para la corrección de no linealidad de FMCW lidar.
• Para resolver la compensación precisión-precisión en los sistemas de lidar FMCW.
• Para permitir una metrología FMCW de largo alcance compacta y robusta.

Principales métodos:

• Se propuso un nuevo método de resampling basado en el teorema de los restos chinos (CRT).
• La fase de la señal auxiliar del interferómetro fue subdividida digitalmente en factores co-primarios.
• Se construyeron y reconstruyeron secuencias submuestreadas equivalentes utilizando CRT.

Principales resultados:

• Se logró una extensión de más de 55 veces del rango inequívoco (0,91 m a 50,16 m) con un corto recorrido auxiliar (3,669 m).
• Se mantuvo una precisión de medición mejor que 15.0 μm a 8 m.
• Extensión de rango superlineal demostrada sin hardware proporcional o sobrecarga de datos.

Conclusiones:

• El método basado en CRT ofrece una solución robusta y compacta para lidar FMCW de alta precisión y largo alcance.
• Este enfoque supera las limitaciones de las técnicas convencionales de resampling.
• Permite aplicaciones avanzadas de metrología FMCW que requieren un rango extendido y una precisión mantenida.