本发明涉及调频连续波激光雷达，具体指一种用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正方法及装置。
背景技术：
1、调频连续波激光雷达技术广泛应用到自动驾驶汽车、三维测绘和无人机等领域。激光光源的频率调制线性度是影响fmcw激光雷达测距技术探测性能的关键因素之一。线性调频激光源一般通过腔外调制或腔内调制的方法产生，腔内调制一般通过直接调制分布反馈(dfb)激光器的驱动电流实现光频的调谐，具有结构简单，调谐范围大的特点。但激光器的驱动电流与输出光频率不是完全线性的，尤其在调谐速率高的时候，会产生较大的非线性误差。因此，需要进行调频激光器的非线性矫正。
2、目前，调频dfb激光器的非线性矫正主要通过电流迭代算法实现，即通过测量激光器的频率响应曲线，结合迭代算法，直接拟合使输出光频率呈线性变化的驱动电流波形(1.c.karlsson,and f.olsson.“linearization of the frequency sweep of afrequency-modulated continuous-wave semiconductor laser radar and theresulting ranging performance.”appl.opt.38(15),3376-3386(1999).2.x.zhang,j.pouls,and m.wu.“laser frequency sweep linearization by iterative learningpre-distortion for fmcw lidar.”opt.express 27(7),9965-9974(2019).).但是该方法在调频速率高时，由于dfb激光器的时延特性，拟合曲线难以跟上实际调频曲线的变化，导致矫正精度不够。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的不足，提出一种用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预矫正方法，提出一种基于ε因子的过校正思路，以克服dfb激光器的时延，实现在高调制速率时调频激光器的非线性矫正。
2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正方法，包括以下步骤：
3、步骤一：采用三角波调制电流驱动dfb激光器，理想情况下，激光器输出按三角波线性变化的光频率。然而，实际上激光器的输出光频率会随电流变化存在一定非线性。通过改变三角波的电压值来改变注入电流，测量激光器在不同注入电流时的输出光频率，将实验数据分别进行一次函数f1＝ki+m和二次函数f2＝ai2+bi+c(其中，i为实验数据中的注入电流；f1，f2为实验数据中的输出光频率；k,m,a,b,c为得到的拟合系数)
4、步骤二：将二次函数的二次项系数进行基于ε因子的波形放大预处理，得到新的二次函数f3＝(1+ε)ai2+bi+c；
5、步骤三：对经过系数放大后的二次函数进行反解，通过给定的输出光频率f1，求出对应的注入电流值i′,并转化为电压值，得到矫正后的三角波调制信号；
6、步骤四：矫正后的三角波调制信号作为激光器的驱动信号，通过臂长差已知的非平衡马赫-曾德尔干涉仪(mzi)，其干涉信号被平衡探测器接受，通过算法处理可以得到实际调频曲线，与理想调频曲线作差，得到激光器的非线性误差。
7、步骤五：将ε因子增大10％，重复步骤二到步骤五，通过反复迭代，找到最小非线性误差时对应的调频信号波形。
8、作为优选，所述基于ε因子的波形放大预处理是指将二次函数的二次项系数进行10％放大。
9、本发明具有以下的特点和有益效果：
10、1.本发明装置结构简单，数据处理方法容易实现，可根据干涉信号进行手动迭代矫正或者计算机迭代矫正。
11、2.本发明能克服dfb激光器的时延，实现在高调制速率时调频激光器的非线性矫正。
1.一种用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正方法，其特征在于，所述基于ε因子的波形放大预处理是指将二次函数的二次项系数进行10％放大，表达式为：f3＝(1+ε)ai2+bi+c。
3.根据权利要求1所述的用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正方法，其特征在于，所述步骤4中，激光器经矫正后输出的光信号，通过臂长差已知的非平衡马赫-曾德尔干涉仪输出干涉信号，所述干涉信号通过平衡光电探测器转换为电信号，通过希尔伯特变换提取电信号的瞬时相位，得到激光在一个周期内的实际调频曲线。
4.根据权利要求1所述的用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正方法，其特征在于，所述步骤2中，每迭代一次将ε因子增大10％。
5.根据权利要求1所述的用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正方法，其特征在于，所述矫正后的激光器调频信号波形为超三角波形式。
6.根据权利要求1所述的用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正方法，其特征在于，所述激光器工作温度稳定在25℃。
7.一种用于fmcw激光雷达中dfb激光器的非线性预校正装置，其特征在于，包括依次信号连接的函数信号发生器(1)、温度控制模块(2)、dfb激光器(3)、1x2光纤分束器(4)、延时光纤(5)、2x2光纤耦合器(6)、平衡光电探测器(7)和数字示波器(8)；所述dfb激光器(3)、1x2光纤分束器(4)、延时光纤(5)、2x2光纤耦合器(6)构成非平衡马赫-曾德尔干涉仪。
