参数测量系统和方法
本公开涉及参数测量，尤其涉及一种参数测量系统和方法。
背景技术：
1、目前，高精度的参数测量是推动现代高端装备制造、精密仪器控制及先进传感技术发展的核心基础。比如：在航空航天、精确制导、空间交会对接及目标跟踪等领域，测量目标的三维姿态和位置信息是实现自主导航、精准操控与协同作业的关键。又比如：在材料检测、化工生产、半导体制造等工业过程中，介质的折射率作为表征光学性质的基本参数，其测量精度与实时性直接决定了产品质量控制与工艺优化的水平。因此，随着应用场景向高速、动态、复杂环境拓展，如何实现稳定、准确、实时的参数测量，已成为相关领域发展亟需解决的问题。
2、目前，测量目标三维姿态和位置信息的方法包括：被动反射式激光测量方法和主动发光标志点阵列视觉姿态测量方法。
3、其中，被动反射式激光测量方法，包括：在测量目标上安装角反射器或反射标志点，测量端主动发射激光束照射测量目标，通过接收测量目标反射回波信号，利用飞行时间法或相位差法解算目标距离，并结合多点测量数据进行姿态估计。但是，高速运动的测量目标存在显著的多普勒效应、大气湍流影响突出、反射回波信号弱，导致测量三维姿态信息等参数的难度较大、准确性较低的问题。
4、主动发光标志点阵列视觉姿态测量方法，包括：在测量目标上布设主动发光的led标志点阵列，测量端通过相机捕获标志点图像，通过图像处理与位姿解算算法估计目标的六自由度位姿。但是，该方法普遍存在测量精度不足、大气湍流影响较大、对准和标志点匹配困难、多传感器信息融合复杂度高等问题，从而影响参数测量结果的准确性。
5、目前，测量介质折射率的方法包括：基于相位变化的干涉测量方法和基于传播时间测量的飞行时间方法。
6、其中，基于相位变化的干涉测量方法，包括：通过测量干涉条纹移动或相位漂移，利用光在介质中传播时产生的光程变化来反演折射率变化。但是，该方法存在对环境扰动高度敏感、系统结构复杂、绝对测量能力有限、动态测量稳定性不足等问题。
7、基于传播时间测量的飞行时间方法，包括：通过对入射信号与出射信号进行时间差测量，综合传播距离获得速度和折射率信息，但是，该方法存在对时间分辨率要求极高、短路径测量精度受限、群速度与相速度差异的问题，同时，系统构建成本较高。
8、综上，目前亟需一种受多普勒效应、大气湍流、环境扰动影响较小、测量稳定性更佳的参数测量方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提出了一种参数测量系统和方法，可以减弱运动目标多普勒效应的影响；同时，对大气湍流等传播路径中的环境扰动具有较强的抑制能力。
2、根据本公开的一方面，提供了一种参数测量系统，包括：
3、发射端，设置有多个信号源，并用于：控制至少一对信号源对发射信号，每对信号源对包括两个信号源；
4、接收端，设置有探测器阵列，并用于：控制所述探测器阵列中的第一探测器和多个第二探测器探测所述发射端发射的信号，得到每个探测器探测到的接收信号；基于至少两个接收信号确定以所述第二探测器与所述第一探测器之间的相对位置关系作为自变量的关联函数谱；基于所述关联函数谱的信号变化规律确定能够影响所述信号变化规律的待测参数；
5、其中，所述待测参数包括以下几种中的至少一种：所述信号源对中两个信号源之间的相对位置关系、所述发射端和所述接收端之间传播介质的折射率、所述信号的波长信息、以及所述信号源对至所述探测器阵列之间的传输距离。
6、在一种可能的实现方式中，所述基于所述至少两个接收信号确定以所述第二探测器与所述第一探测器之间的相对位置关系作为自变量的关联函数谱，包括：
7、对所述第一探测器和所述第二探测器探测到的接收信号进行数据处理，得到所述接收信号中的交变信号；
8、对所述第一探测器对应的交变信号与不同位置的第二探测器对应的交变信号相乘后进行数据处理，得到所述关联函数谱。
9、在一种可能的实现方式中，在所述信号源对的数量为一对的情况下，所述关联函数谱通过下式表示：
10、；
11、；
12、其中，表示与和无关的系数，表示所述第二探测器与所述第一探测器之间的相对位置关系，表示所述折射率，表示所述波长信息，表示所述传输距离；表示一对信号源对中两个信号源之间的相对位置关系。
13、在一种可能的实现方式中，在所述信号源对的数量为至少两对，且不同信号源对发射具有不同信号特征的信号的情况下；所述对所述第一探测器和所述第二探测器探测到的接收信号进行数据处理之前，还包括：
14、从所述第一探测器和所述第二探测器探测到的接收信号中提取第m对信号源对的第m种信号特征对应的接收信号，以对于第m种信号特征对应的接收信号触发执行所述对所述第一探测器和所述第二探测器探测到的接收信号进行数据处理的步骤及之后的步骤，得到所述第m种信号特征对应的关联函数谱。
15、在一种可能的实现方式中，所述关联函数谱通过下式表示：
16、；
17、；
18、其中，表示与和无关的系数，表示所述第二探测器与所述第一探测器之间的相对位置关系，表示所述折射率，表示所述波长信息，表示所述传输距离；表示第m对信号源对中两个信号源之间的相对位置关系。
19、在一种可能的实现方式中，所述基于所述关联函数谱的信号变化规律确定能够影响所述信号变化规律的待测参数，包括：
20、基于所述关联函数谱的信号变化规律，确定能够影响所述信号变化规律的中间参数；
21、基于所述中间参数确定影响所述中间参数的所述待测参数。
22、在一种可能的实现方式中，在所述信号源对的数量为至少两对的情况下，所述关联函数谱通过下式表示：
23、；
24、；
25、其中，表示至少两对信号源对中的第m对信号源对对应的关联函数谱；表示与和无关的系数，表示所述第二探测器与所述第一探测器之间的相对位置关系，表示所述折射率，表示所述波长信息，表示所述传输距离；表示第m对信号源对中两个信号源之间的相对位置关系。
26、在一种可能的实现方式中，所述基于所述关联函数谱的信号变化规律确定能够影响所述信号变化规律的待测参数，包括：
27、对所述关联函数谱进行频谱分析，得到每对信号源对分别对应的能够影响所述信号变化规律的中间参数；
28、基于每对信号源对分别对应的中间参数，确定影响所述中间参数的所述待测参数。
29、根据本公开的另一方面，提供了一种参数测量方法，用于上述参数测量系统的接收端，所述方法包括：
30、控制所述探测器阵列中的第一探测器和多个第二探测器探测所述发射端发射的信号，得到每个探测器探测到的接收信号；
31、基于至少两个接收信号确定以所述第二探测器与所述第一探测器之间的相对位置关系作为自变量的关联函数谱；
32、基于所述关联函数谱的信号变化规律确定能够影响所述信号变化规律的待测参数；
33、其中，所述待测参数包括以下几种中的至少一种：所述信号源对中两个信号源之间的相对位置关系、所述发射端和所述接收端之间传播介质的折射率、所述信号的波长信息、以及所述信号源对至所述探测器阵列之间的传输距离。
34、根据本公开另一方面，提供了一种参数测量装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述方法的步骤。
35、根据本公开另一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
36、根据本公开另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
37、通过测量发射端自身主动发出的至少两路信号之间的相干特性，以信号间的相互关系而非单一信号的绝对特征作为测量依据，发射端的运动所引入的多普勒频移在各路信号中具有高度一致性，因此，可以显著削弱多普勒效应对测量结果的干扰，可不进行额外的多普勒补偿操作，对高速运动的发射端的参数测量具有更强的适应能力。
38、另外，测量多路信号之间的相干特性，由于相干特性反映的是信号间的相对关系，因此，对各路信号共同经历的大气扰动具有较强的共模抑制能力。
39、此外，在三维姿态测量场景中，相干测量对光学系统绝对对准精度的依赖程度低于图像特征提取方案，因此，在湍流干扰与对准误差方面表现出更强的鲁棒性。对比已有折射率测量技术，本技术能够对包括折射率在内的待测参数进行实时动态测量，使得该参数测量方法可用于传感器等实时检测场景；同时，无需进行精密的光路调节与对准，从而在震动等外界环境干扰下具有更强鲁棒性，且系统复杂度低。
40、另外，由于关联函数谱的信号变化规律融合了多维度的物理参数，如：上述相对位置关系、折射率、信号的波长信息、以及传输距离；基于此，可根据实际应用需求灵活配置需要测量的待测参数，比如既可专注于传输距离的测量，也可侧重相对位置关系的测量，亦可同步测量传输距离与相对位置关系，还可进一步用于测量传播介质的折射率以及波长信息等，工作模式灵活多样，系统适用范围广，工程实用性强。
41、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。