CN116500635A - 一种自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，包括将具有重频差的两套光频梳传输给色散干涉测距系统，以产生距离干涉谱；分别对两套距离干涉谱进行傅里叶变换，根据傅里叶变化后的干涉谱峰值进行距离粗测量，分别获得测量距离L_DPI1和L_DPI2；对测量距离L_DPI1和L_DPI2做差或求和，得到当前结果ΔL₁或ΔL₂，根据半周期序号与ΔL₁的对应关系以及当前结果ΔL₁，或根据半周期序号与ΔL₂的对应关系以及当前结果ΔL₂，确定当前实际距离在对应关系曲线上的半周期序号；根据当前实际距离与其在对应关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长及其相乘系数的等式关系，计算出当前实际距离。本发明可以提高距离测量准确度。

Description

一种自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法

技术领域

本发明属于测距领域，具体涉及一种自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法。

背景技术

对于光频梳测距技术而言，其通常采用色散干涉测距的方式，其理论上测量距离可达上千公里，测量精度则可以到达微米量级以下。该技术主要由以下几个关键技术支持：首先是光频梳，光频梳在时域上表现为等时间间隔的一系列脉冲，且具有几百到几十GHz的重复频率；在频域上表现为等频率间隔的一系列梳齿结构，一个脉冲就包含几十乃至上百纳米的丰富光谱成分，是该技术理想的光源；其次是采用迈克尔逊干涉结构来进行距离的传感，当参考脉冲和传感脉冲相遇时会发生干涉；最后由于待测距离和干涉光谱自由光谱范围(FSR)的线性对应关系，干涉光谱的FSR会随着两干涉臂的距离差的增加而减小，随着两干涉臂距离差的减小而增大，因此可以根据干涉光谱的FSR来确定待测距离。

在利用光频梳来实现高分辨率长距离测距时，由于测量距离与实际距离之间的关系曲线呈周期性变化，且每个周期内测量距离与实际距离之间均呈现出三角波关系，在基于干涉信号获得测量距离后，只需要通过该三角波关系来确定对应的实际距离，但是获得的测量距离无法确定三角波所处周期(即实际距离所在周期)，存在周期性模糊的问题。

为了解决周期性模糊问题，通常需要利用粗测技术来对当前实际距离所在周期进行判定，这无疑会增加系统的复杂度，此外因为所引入的粗测技术与原本的色散干涉测距所经历的光程不同，会带来系统本身的测距误差。另外，受限于光源光谱范围，色散干涉测距作为粗测距的手段，利用傅里叶变换峰值定位的方式通常只能达到微米级别的分辨率，在进行高精度测距时通常需要将色散干涉测距和零差干涉技术相结合，在利用色散干涉测距确定当前实际距离所在周期后，利用零差干涉技术，通过判断某一波长下的相位变化量来进一步将距离测量分辨率提升至纳米级别。但是在进行零差干涉时首先由于激光器的热噪声等，所选定的波长可能会产生一定的偏移，从而影响测量结果的准确性。此外由于相位的获取方式是根据强度信号来反推，该过程所决定的测量精度很容易受到强度噪声的影响，从而使测量产生误差。由此可见，现有测距方法准确度较低。

发明内容

本发明提供一种自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，以解决目前测距准确度较低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，包括：

步骤S110、将具有重频差的两套光频梳传输给色散干涉测距系统，每套光频梳在该色散干涉测距系统传输过程中均产生对应的距离干涉谱；

步骤S120、分别对两套距离干涉谱进行傅里叶变换，根据傅里叶变化后的干涉谱峰值进行距离粗测量，分别获得测量距离L_DPI1和L_DPI2；

步骤S130、对所述测量距离L_DPI1和L_DPI2做差或求和，得到当前结果ΔL₁或ΔL₂，与各套光频梳对应的关系曲线中，其测量距离与实际距离之间的关系均呈周期性变化，每个周期都分为两个半周期，该实际距离所在半周期序号与ΔL₁或ΔL₂存在对应关系，根据半周期序号与ΔL₁的对应关系以及所述当前结果ΔL₁，或根据半周期序号与ΔL₂的对应关系以及所述当前结果ΔL₂，确定当前实际距离在该套光频梳对应关系曲线上的半周期序号；

步骤S140、所述当前实际距离与其在对应关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长以及该波长的相乘系数存在等式关系，根据所述当前实际距离分别在两套光频梳对应关系曲线上的半周期序号k₁和k₂、两条关系曲线对应半周期大小L_pp1/2和L_pp2/2、从第一光频梳对应第一距离干涉谱中选取的k个极值点的波长以及每个波长的相乘系数、从第二光频梳对应第一距离干涉谱中选取的k个极值点的波长以及每个波长的相乘系数，基于所述等式关系建立2k个方程式，求解得对应相乘系数，k为大于1的整数；

步骤S150、将求解得出的相乘系数代入所述等式关系中，计算出所述当前实际距离。

在一种可选的实现方式中，针对每套光频梳对应的测量距离与实际距离之间的关系曲线，在所述关系曲线的每个周期内所述测量距离与实际距离之间均为等腰的三角波关系；每个实际距离都与一个半周期相对应，随着实际距离的增加，其所在半周期的序号增大；

针对第一条关系曲线中的每个三角波，从第二条关系曲线中选择一个三角波与该第一条关系曲线中的该三角波进行关联，针对每对关联的三角波，将该对关联的三角波中第一三角波的测量距离最大值对应的实际距离，以及第二三角波的测量距离最大值对应的实际距离分别作为第一实际距离和第二实际距离，所述第一实际距离和第二实际距离的差值小于半周期实际距离；将所述第一实际距离与第二实际距离之间的区域作为第一区域，将所述第一三角波和第二三角波的一侧测量距离最小值对应的实际距离之间的区域作为第二区域，所述第二区域位于所述第一区域之前；将所述第一三角波和第二三角波的另一侧测量距离最小值对应的实际距离之间的区域作为第三区域，所述第三区域位于该第一区域之后；将位于该第一区域和第二区域之间以及所述第一区域和第三区域之间的区域作为第四区域；ΔL₁表示实际距离位于所述第四区域内时，所述测量距离L_DPI1减去L_DPI2得到的结果，ΔL₂表示实际距离分别位于所述第一区域、第二区域和第三区域时，所述测量距离L_DPI1和L_DPI2求和的结果；两个所述第四区域对应ΔL₁的大小不同；所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂的大小不同，针对每个区域，该区域内各个位置对应的ΔL₁或ΔL₂相同。

在另一种可选的实现方式中，第一光频梳先于第二光频梳传输给所述色散干涉测距系统，基于所述第一光频梳获得的测量距离L_DPI1在第一条关系曲线上，基于所述第二光频梳获得的测量距离L_DPI2在第二条关系曲线上；针对每对关联的三角波，该对关联的三角波中，所述第一条关系曲线上的第一三角波的第一实际距离大于所述第二条关系曲线上的第二三角波的第二实际距离，或者述第一三角波的第一实际距离小于所述第二三角波的第二实际距离；

当该第一实际距离大于该第二实际距离时，针对每对关联的三角波，位于所述第一区域之前的第四区域对应的ΔL₁为负，位于所述第一区域之后的第四区域对应的ΔL₁为正，且前者的绝对值小于后者；所述第一区域、第三区域和第二区域对应ΔL₂的数值逐渐减小；

当该第一实际距离小于该第二实际距离时，针对每对关联的三角波，位于所述第一区域之前的第四区域对应的ΔL₁为正，位于所述第一区域之后的第四区域对应的ΔL₁为负，且前者大于后者的绝对值；所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂的数值逐渐减小。

在另一种可选的实现方式中，针对每对关联三角波中的每个区域，确定该第一条关系曲线在该区域的第一周期以及该第二条关系曲线在该区域的第二周期，根据该区域对应的第一周期和第二周期，确定该第一条关系曲线在该区域的第一半周期序号以及该第二条关系曲线在该区域的第二半周期序号，建立该区域的ΔL₁或ΔL₂与该第一半周期序号的第一对应关系，以及该区域的ΔL₁或ΔL₂与该第二半周期序号的第二对应关系。

在另一种可选的实现方式中，针对每对关联三角波中的每个区域，确定该第一条关系曲线在该区域的第一周期以及该第二条关系曲线在该区域的第二周期包括：对于所述第一区域和第四区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期；

当该第一实际距离大于该第二实际距离时，对于所述第二区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期减1，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期；对于所述第三区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期加1；

当该第一实际距离小于该第二实际距离时，对于所述第二区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期减1；对于所述第三区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期加1，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期。

在另一种可选的实现方式中，根据该区域对应的第一周期和第二周期，确定该第一条关系曲线在该区域的第一半周期序号以及该第二条关系曲线在该区域的第二半周期序号包括：

当该第一实际距离大于该第二实际距离时，若ΔL₁为负，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之前的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；若ΔL₁为正，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之后的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最大值，则ΔL₂对应于所述第一区域，该第一条关系曲线在该第一区域的第一半周期序号为该第一区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第一区域内的第二半周期序号为该第一区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的第二大值，则ΔL₂对应于所述第三区域，该第一条关系曲线在该第三区域内的第一半周期序号为该第三区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第三区域内的第二半周期序号为该第三区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最小值，则ΔL₂对应于所述第二区域，该第一条关系曲线在该第二区域内的第一半周期序号为该第二区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第二区域的第二半周期序号为该第二区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；

当该第一实际距离小于该第二实际距离时，若ΔL₁为正，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之前的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域内的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域内的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；若ΔL₁为负，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之后的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域内的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域内的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最大值，则ΔL₂对应于所述第一区域，该第一条关系曲线在该第一区域内的第一半周期序号为该第一区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第一区域的第二半周期序号为该第一区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的第二大值，则ΔL₂对应于所述第二区域，该第一条关系曲线在该第二区域内的第一半周期序号为该第二区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第二区域的第二半周期序号为该第二区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最小值，则ΔL₂对应于所述第三区域，该第一条关系曲线在该第三区域的第一半周期序号为该第三区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第三区域的第二半周期序号为该第三区域对应第二周期中后面一个半周期的序号。

在另一种可选的实现方式中，所述步骤S130中，根据半周期序号与ΔL₁的对应关系以及该当前结果ΔL₁，或根据半周期序号与ΔL₂的对应关系以及该当前结果ΔL₂，确定当前实际距离在该套光频梳对应关系曲线上的半周期序号包括：

从所述第一对应关系中查找出与所述当前结果ΔL₁或ΔL₂对应的、当前实际距离在该第一光频梳对应第一条关系曲线上的第一半周期序号k₁；

从所述第二对应关系中查找出与所述当前结果ΔL₁或ΔL₂对应的、当前实际距离在该第二光频梳对应第二条关系曲线上的第二半周期序号k₂。

在另一种可选的实现方式中，所述步骤S140具体包括：

步骤S141、所述当前实际距离与其在对应关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长以及该波长的相乘系数存在的等式关系为：当前实际距离La＝对应关系曲线上的半周期序号*对应关系曲线的半周期大小+对应距离干涉谱中选取的极值点波长*该波长的相乘系数；

从第一光频梳对应第一距离干涉谱中选取2个极大值点或极小值点，并确定2个极大值点或极小值点的波长λ₁₁和λ₁₂，波长λ₁₁和λ₁₂的相乘系数分别为m₁₁和m₁₂，从第二光频梳对应第二距离干涉谱中选取2个极大值点或极小值点，并确定2个极大值点或极小值点的波长λ₂₁和λ₂₂，波长λ₂₁和λ₂₂的相乘系数分别为m₂₁和m₂₂，

步骤S142、基于所述等式关系建立如下4个方程式：

k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁＝k₂*L_pp2/2+m₂₁*λ₂₁

k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁＝k₂*L_pp2/2+m₂₂*λ₂₂

k₁*L_pp1/2+m₁₂*λ₁₂＝k₂*L_pp2/2+m₂₁*λ₂₁

k₁*L_pp1/2+m₁₂*λ₁₂＝k₂*L_pp2/2+m₂₂*λ₂₂；

对所述4个方程式联立求解，获得相乘系数m₁₁，m₁₂，m₂₁，m₂₂。

在另一种可选的实现方式中，所述步骤S150具体包括：

根据公式La＝k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁，计算出所述当前实际距离La。

在另一种可选的实现方式中，所述步骤S140中，针对每套光频梳对应的距离干涉谱，按照以下步骤选取该距离干涉谱中的极值点：

确定该距离干涉谱中采集到的k个极大值或极小值；

针对确定的每个极值点，对该极值点及其附近对应的点进行拟合，获得拟合后的极值点，以该拟合后的极值点作为选取的极值点。

本发明的有益效果是：

1、本发明在确定当前实际距离所在半周期序号以及当前实际距离时，是将具有重频差的两套光频梳传输给相同的色散干涉测距系统，基于这两套光频梳获得的测量距离来确定当前实际距离所在半周期序号以及当前实际距离，由于半周期序号和当前实际距离的确定只采用了一套色散干涉测距系统，并不需要引入其他的测量元件，因此整个系统更加简单，并且两套光频梳所经历的光程相同，因此可以消除长距离测量时用其他方式进行半周期定位带来的系统误差，也就是说，即便是长距离测量，当前实际距离的确定准确度也可以得到提高；本发明在将距离测量分辨率提升至纳米级别时，是基于具有重频差的两套光频梳，根据当前实际距离与其在对应光频梳的关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长以及该波长的相乘系数的等式关系来确定当前实际距离，本发明在确定当前实际距离时仅涉及极值点波长定位，并不需要基于相位变化量来确定当前实际距离，同样也不需要基于强度信号反推出相位，因此本发明可以避免相位反推过程中引入的强度噪声，从而可以提高当前实际距离的确定准确度；

2、本发明选择将两个关系曲线中测量距离最大值对应的实际距离差值小于半周期实际距离的两个三角波关联，可以保证划分成的每个区域内各个位置对应的ΔL₁或ΔL₂相同；本发明从两条关系曲线中各自选择一个的三角波进行关联，根据波形关系将关联的两个三角波划分为了第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，由此无论当前实际距离处于哪个区域，均可以通过将当前结果ΔL₁与各个第四区域对应ΔL₁进行比对，将当前结果ΔL₂与各个第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂进行比对，来确定当前实际距离所在区域，可见本发明可以实现任意长度当前实际距离所在区域的确定，从而可以实现长距离测量；

3、本发明在求解相乘系数时，从两个距离干涉谱中选择相同个数的极值点来建立方程式组，如此可以消除共模误差，从而减小系统误差，提高相乘系数确定准确度；在将相乘系数代入等式关系中计算当前实际距离时，可以提高当前实际距离确定准确度；

4、本发明在选取极值点时，采用对极值点及其附近对应点进行拟合，以拟合后的极值点作为选取的极值点，如此提高极值点确定准确度，相比于只用一个梳齿来确定极值点，本发明采用拟合后的极值点，降低了激光器热噪声对当前实际距离确定造成的影响，提高了当前实际距离确定的准确度；本发明在计算当前实际距离，进行波长定位时，是对拟合后的极值点进行波长定位，波长定位的误差在纳米级，波长定位误差大大降低，因此进一步提高了当前实际距离的确定准确度；由于波长定位分辨率在纳米级，因此本发明根据极值点波长来计算当前实际距离时，也可以使当前实际距离的确定精度达到纳米级；

附图说明

图1是本发明自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法的一个实施例流程图；

图2是本发明第一条关系曲线和第二条关系曲线的一个实施例关系示意图；

图3是本发明第一条关系曲线和第二条关系曲线的另一实施例关系示意图；

图4是本发明自参考长距离高分辨率色散干涉测距系统的一个实施例方框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法的一个实施例流程图。该自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法可以包括以下步骤：

步骤S110、将具有重频差的两套光频梳传输给色散干涉测距系统，每套光频梳在该色散干涉测距系统传输过程中均产生对应的距离干涉谱。

步骤S120、分别对两套距离干涉谱进行傅里叶变换，根据傅里叶变化后的干涉谱峰值进行距离粗测量，分别获得测量距离L_DPI1和L_DPI2。

本步骤可以首先按照波长间隔对两套距离干涉谱进行分离，然后再分别对两套距离干涉谱进行傅里叶变换。在根据傅里叶变化的干涉谱峰值进行距离粗测量时，距离干涉谱中的光谱成分越多，干涉谱峰值定位精度就越高。

步骤S130、对所述测量距离L_DPI1和L_DPI2做差或求和，得到当前结果ΔL₁或ΔL₂，与各套光频梳对应的关系曲线中，其测量距离与实际距离之间的关系均呈周期性变化，每个周期都分为两个半周期，该实际距离所在半周期序号与ΔL₁或ΔL₂存在对应关系，根据半周期序号与ΔL₁的对应关系以及该当前结果ΔL₁，或根据半周期序号与ΔL₂的对应关系以及该当前结果ΔL₂，确定基于该套光频梳获得的当前实际距离对应的半周期序号。

本步骤中，两套光频梳分别对应的第一关系曲线和第二关系曲线可以如图2所示，从图中可以看出，该关系曲线中横向坐标表示实际距离，竖直坐标表示测量距离，实线表示其中第一光频梳对应的第一条关系曲线，虚线表示第二光频梳对应的第二条关系曲线，第一光频梳先于第二光频梳传输给该色散干涉测距系统。针对每套光频梳对应的测量距离与实际距离之间的关系曲线，所述关系曲线内测量距离与实际距离之间的关系曲线呈周期性变化(例如图中实线所示第一条关系曲线和虚线所示第二条关系曲线呈周期性变化)，在所述关系曲线的每个周期内所述测量距离与实际距离之间均为等腰的三角波关系，每个周期都可以分为两个相对于竖直方向对称的半周期。从图2中还可以看出，随着周期的同步增大，在相同的测量距离下，两条关系曲线中与该测量距离对应的实际距离的差距增大，例如两条关系曲线的第n个周期内，在一个测量距离下，两条关系曲线中对应实际距离为D1，两条关系曲线的第n+1个周期内，在相同测量距离下，两条关系曲线中的实际距离为D2，D2大于D1，其中n为大于0的整数。每个实际距离都与一个半周期相对应，随着实际距离的增加，其所在半周期的序号增大。

针对第一条关系曲线中的每个三角波，从第二条关系曲线中选择一个三角波与该第一条关系曲线中的该三角波进行关联，针对每对关联的三角波，将该对关联的三角波中第一三角波的测量距离最大值对应的实际距离，以及第二三角波的测量距离最大值对应的实际距离分别作为第一实际距离和第二实际距离，所述第一实际距离和第二实际距离的差值小于半周期实际距离。如图2和图3所示，将所述第一实际距离与第二实际距离之间的区域作为第一区域，将所述第一三角波和第二三角波的一侧测量距离最小值对应的实际距离之间的区域作为第二区域，所述第二区域位于所述第一区域之前；将所述第一三角波和第二三角波的另一侧测量距离最小值对应的实际距离之间的区域作为第三区域，所述第三区域位于该第一区域之后；将位于该第一区域和第二区域之间以及所述第一区域和第三区域之间的区域作为第四区域。ΔL₁表示实际距离位于所述第四区域内时，所述测量距离L_DPI1减去L_DPI2得到的结果，ΔL₂表示实际距离分别位于所述第一区域、第二区域和第三区域时，所述测量距离L_DPI1和L_DPI2求和的结果；两个所述第四区域对应ΔL₁的大小不同；所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂的大小不同，针对每个区域，该区域内各个位置对应的ΔL₁或ΔL₂相同。

由于第一光频梳先于第二光频梳传输给色散干涉测距系统，因此通常情况下第一光频梳对应第一条关系曲线上三角波位于第二光频梳对应第二条关系曲线上的相同周期三角波之后，如图2所示，但是随着待测距离的增大，对于两条关系曲线中位于相同周期的三角波，两个三角波测量距离最大值对应实际距离的差值可能大于半周期实际距离，即第一条关系曲线上三角波位于第二条关系曲线上相同周期三角波之前，如图3所示，若此时仍将两条关系曲线中位于相同周期的两个三角波进行关联，将无法保证划分成的每个区域内各个位置对应的ΔL₁或ΔL₂相同，因此本发明选择将两个关系曲线中测量距离最大值对应的实际距离差值小于半周期实际距离的两个三角波关联，可以保证划分成的每个区域内各个位置对应的ΔL₁或ΔL₂相同；本发明从两条关系曲线中各自选择一个的三角波进行关联，根据波形关系将关联的两个三角波划分为了第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，由此无论当前实际距离处于哪个区域，均可以通过将当前结果ΔL₁与各个第四区域对应ΔL₁进行比对，将当前结果ΔL₂与各个第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂进行比对，来确定当前实际距离所在区域，可见本发明可以实现任意长度当前实际距离所在区域的确定，从而可以实现长距离测量。

第一光频梳先于第二光频梳传输给所述色散干涉测距系统，基于所述第一光频梳获得的测量距离L_DPI1在第一条关系曲线上，基于所述第二光频梳获得的测量距离L_DPI2在第二条关系曲线上；针对每对关联的三角波，该对关联的三角波中，所述第一条关系曲线上的第一三角波的第一实际距离大于所述第二条关系曲线上的第二三角波的第二实际距离(如图2所示)，或者述第一三角波的第一实际距离小于所述第二三角波的第二实际距离(如图3所示)。

当该第一实际距离大于该第二实际距离时，如图2所示，针对每对关联的三角波，位于所述第一区域之前的第四区域对应的ΔL₁为负，位于所述第一区域之后的第四区域对应的ΔL₁为正，且前者的绝对值小于后者；所述第一区域、第三区域和第二区域对应ΔL₂的数值逐渐减小；当该第一实际距离小于该第二实际距离时，如图3所示，针对每对关联的三角波，位于所述第一区域之前的第四区域对应的ΔL₁为正，位于所述第一区域之后的第四区域对应的ΔL₁为负，且前者大于后者的绝对值；所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂的数值逐渐减小。

在根据ΔL₁或ΔL₁确定当前实际距离所在区域后，为了确定当前实际距离所在半周期序号，需要建立各个区域与半周期序号之间的对应关系，为此本发明针对每对关联三角波中的每个区域，确定该第一条关系曲线在该区域的第一周期以及该第二条关系曲线在该区域的第二周期，根据该区域对应的第一周期和第二周期，确定该第一条关系曲线在该区域的第一半周期序号以及该第二条关系曲线在该区域的第二半周期序号，建立该区域的ΔL₁或ΔL₂与该第一半周期序号的第一对应关系，以及该区域的ΔL₁或ΔL₂与该第二半周期序号的第二对应关系。

其中，针对每对关联三角波中的每个区域，确定该第一条关系曲线在该区域的第一周期以及该第二条关系曲线在该区域的第二周期可以包括：对于所述第一区域和第四区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期。

当该第一实际距离大于该第二实际距离时，如图2所示，对于所述第二区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期减1，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期；对于所述第三区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期加1。当该第一实际距离小于该第二实际距离时，如图3所示，对于所述第二区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期减1；对于所述第三区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期加1，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期。

另外，根据该区域对应的第一周期和第二周期，确定该第一条关系曲线在该区域的第一半周期序号以及该第二条关系曲线在该区域的第二半周期序号可以包括：当该第一实际距离大于该第二实际距离时，如图2所示，若ΔL₁为负，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之前的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；若ΔL₁为正，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之后的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中后面一个半周期的序号。

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最大值，则ΔL₂对应于所述第一区域，该第一条关系曲线在该第一区域的第一半周期序号为该第一区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第一区域内的第二半周期序号为该第一区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的第二大值，则ΔL₂对应于所述第三区域，该第一条关系曲线在该第三区域内的第一半周期序号为该第三区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第三区域内的第二半周期序号为该第三区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最小值，则ΔL₂对应于所述第二区域，该第一条关系曲线在该第二区域内的第一半周期序号为该第二区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第二区域的第二半周期序号为该第二区域对应第二周期中前面一个半周期的序号。

当该第一实际距离小于该第二实际距离时，如图3所示，若ΔL₁为正，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之前的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域内的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域内的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；若ΔL₁为负，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之后的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域内的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域内的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中后面一个半周期的序号。

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最大值，则ΔL₂对应于所述第一区域，该第一条关系曲线在该第一区域内的第一半周期序号为该第一区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第一区域的第二半周期序号为该第一区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的第二大值，则ΔL₂对应于所述第二区域，该第一条关系曲线在该第二区域内的第一半周期序号为该第二区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第二区域的第二半周期序号为该第二区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最小值，则ΔL₂对应于所述第三区域，该第一条关系曲线在该第三区域的第一半周期序号为该第三区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第三区域的第二半周期序号为该第三区域对应第二周期中后面一个半周期的序号。

在建立各个区域的ΔL₁或ΔL₂与该第一半周期序号的第一对应关系，以及各个区域的ΔL₁或ΔL₂与该第二半周期序号的第二对应关系之后，所述步骤S130中，根据半周期序号与ΔL₁的对应关系以及该当前结果ΔL₁，或根据半周期序号与ΔL₂的对应关系以及该当前结果ΔL₂，确定当前实际距离在该套光频梳对应关系曲线上的半周期序号可以包括：

从所述第一对应关系中查找出与所述当前结果ΔL₁或ΔL₂对应的、当前实际距离在该第一光频梳对应第一条关系曲线上的第一半周期序号k₁；

从所述第二对应关系中查找出与所述当前结果ΔL₁或ΔL₂对应的、当前实际距离在该第二光频梳对应第二条关系曲线上的第二半周期序号k₂。

本发明在确定当前实际距离所在半周期序号以及当前实际距离时，是将具有重频差的两套光频梳传输给相同的色散干涉测距系统，基于这两套光频梳获得的测量距离来确定当前实际距离所在半周期序号以及当前实际距离，由于半周期序号和当前实际距离的确定只采用了一套色散干涉测距系统，并不需要引入其他的测量元件，因此整个系统更加简单，并且两套光频梳所经历的光程相同，因此可以消除长距离测量时用其他方式进行半周期定位带来的系统误差，也就是说，即便是长距离测量，当前实际距离的确定准确度也可以得到提高。

步骤S140、所述当前实际距离与其在对应关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长以及该波长的相乘系数存在等式关系，根据所述当前实际距离分别在两套光频梳对应关系曲线上的半周期序号k₁和k₂、两条关系曲线对应半周期大小L_pp1/2和L_pp2/2、从第一光频梳对应第一距离干涉谱中选取的k个极值点的波长以及每个波长的相乘系数、从第二光频梳对应第一距离干涉谱中选取的k个极值点的波长以及每个波长的相乘系数，基于所述等式关系建立2k个方程式，求解得对应相乘系数，k为大于1的整数。

本步骤中，由于光频梳在频率上是离散的，为了避免测量死区，通常采用梳齿间距较大的光频梳作为测量光源，如此光频梳对应的距离干涉谱也为离散的。所述步骤S140中，针对每套光频梳对应的距离干涉谱，按照以下步骤选取该距离干涉谱中的极值点：确定该距离干涉谱中采集到的k个极大值或极小值；针对确定的每个极值点，对该极值点及其附近对应的点进行拟合，获得拟合后的极值点，以该拟合后的极值点作为选取的极值点。本发明在选取极值点时，采用对极值点及其附近对应点进行拟合，以拟合后的极值点作为选取的极值点，如此提高极值点确定准确度，相比于只用一个梳齿来确定极值点，本发明采用拟合后的极值点，降低了激光器热噪声对当前实际距离确定造成的影响，提高了当前实际距离确定的准确度。

所述步骤S140具体可以包括：

步骤S141、所述当前实际距离与其在对应关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长以及该波长的相乘系数存在的等式关系为：当前实际距离La＝对应关系曲线上的半周期序号*对应关系曲线的半周期大小+对应距离干涉谱中选取的极值点波长*该波长的相乘系数；

从第一光频梳对应第一距离干涉谱中选取2个极大值点或极小值点，并确定2个极大值点或极小值点的波长λ₁₁和λ₁₂，波长λ₁₁和λ₁₂的相乘系数分别为m₁₁和m₁₂，从第二光频梳对应第二距离干涉谱中选取2个极大值点或极小值点，并确定2个极大值点或极小值点的波长λ₂₁和λ₂₂，波长λ₂₁和λ₂₂的相乘系数分别为m₂₁和m₂₂，

步骤S142、基于所述等式关系建立如下4个方程式：

k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁＝k₂*L_pp2/2+m₂₁*λ₂₁

k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁＝k₂*L_pp2/2+m₂₂*λ₂₂

k₁*L_pp1/2+m₁₂*λ₁₂＝k₂*L_pp2/2+m₂₁*λ₂₁

k₁*L_pp1/2+m₁₂*λ₁₂＝k₂*L_pp2/2+m₂₂*λ₂₂；

对所述4个方程式联立求解，获得相乘系数m₁₁，m₁₂，m₂₁，m₂₂。

本发明在求解相乘系数时，若仅从一个距离干涉谱中选择极值点来建立方程式组，则可能引入频率抖动带来的系统误差，为此本发明从两个距离干涉谱中选择相同个数的极值点来建立方程式组，如此可以消除共模误差，从而减小系统误差，提高相乘系数确定准确度；在将相乘系数代入等式关系中计算当前实际距离时，可以提高当前实际距离确定准确度。

步骤S150、将求解得出的相乘系数代入所述等式关系中，计算出所述当前实际距离。所述步骤S150具体可以包括：根据公式La＝k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁，计算出所述当前实际距离La。

零差干涉需要通过判断某一波长下的相位变化量来将距离测量分辨率提升至纳米级别。本发明在将距离测量分辨率提升至纳米级别时，是基于具有重频差的两套光频梳，根据当前实际距离与其在对应光频梳的关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长以及该波长的相乘系数的等式关系，来确定当前实际距离，本发明在确定当前实际距离时仅涉及极值点波长定位，并不需要基于相位变化量来确定当前实际距离，同样也不需要基于强度信号反推出相位，因此本发明可以避免相位反推过程中引入的强度噪声，从而可以提高当前实际距离的确定准确度；此外，本发明在计算当前实际距离，进行波长定位时，是对拟合后的极值点进行波长定位，波长定位的误差在纳米级，波长定位误差大大降低，因此进一步提高了当前实际距离的确定准确度；由于波长定位分辨率在纳米级，因此本发明根据极值点波长来计算当前实际距离时，也可以使当前实际距离的确定精度达到纳米级。本实施例中，每套光频梳的线宽可以为十几Hz，其光谱范围可以为上百纳米，脉冲重复频率可以为50GHz左右，两套光频梳的重频差可调，本发明测量距离可达上百公里，测量速率主要由光谱仪的刷新帧率限制，在实际应用中如果对测量速率有较高要求则只需要更换具有较高刷新速率的光谱仪即可。

参见图4，为本发明自参考长距离高分辨率色散干涉测距系统的一个实施例方框图。该系统可以包括依次相连的激光器和色散干涉测距系统，所述激光器将具有重频差的两套光频梳传输给色散干涉测距系统。所述色散干涉测距离系统可以包括第一准直器、分束器、参考镜、测量镜、第二准直器和光谱仪，其中针对每套光频梳，该套光频梳经该第一准直器准直后被传输给该分束器，所述分束器将该套光频梳分成两路，分别作为参考光和测量光传输给该参考镜和测量镜，参考镜和测量镜分别将反射光返回给该分束器，参考镜和测量镜返回的反射光在该分束器处发生干涉，产生干涉光信号；所述分束器将所述干涉光信号传输给该第二准直器，经该第二准直器准直后传输给该光谱仪，以使所述光谱仪获得对应距离干涉谱。其中，第二准直器和光谱仪可以由第光栅和高速线阵CCD所替代，光栅用于接收干涉信号，输出端连接高速线阵CCD的输入端，高速线阵CCD的输出端连接光谱仪。

在一个例子中，中心波长为1560nm，光谱带宽为100nm，重复频率为50GHz和50.05GHz的双光频梳，经过第一准直器后，由90:10的分束器分成两路。功率低的一路用作参考光，功率高的一路作为测量光，直接照射到测量镜上，测量镜的反射光和参考镜的反射光原路返回后在分束器处相遇，从而产生干涉光信号。干涉光经过第二准直器耦合到光纤后由光谱仪进行信号的采集和存储。由于参考臂和信号臂的两路光信号存在光程差，反映到光谱上则是干涉光谱的FSR的疏密程度不同。通过上述测量方式，即可进行纳米级分辨率，长距离的距离测量。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来管制。

Claims (10)

1.一种自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，包括：

步骤S110、将具有重频差的两套光频梳传输给色散干涉测距系统，每套光频梳在该色散干涉测距系统传输过程中均产生对应的距离干涉谱；

步骤S120、分别对两套距离干涉谱进行傅里叶变换，根据傅里叶变化后的干涉谱峰值进行距离粗测量，分别获得测量距离L_DPI1和L_DPI2；

步骤S130、对所述测量距离L_DPI1和L_DPI2做差或求和，得到当前结果ΔL₁或ΔL₂，与各套光频梳对应的关系曲线中，其测量距离与实际距离之间的关系均呈周期性变化，每个周期都分为两个半周期，该实际距离所在半周期序号与ΔL₁或ΔL₂存在对应关系，根据半周期序号与ΔL₁的对应关系以及所述当前结果ΔL₁，或根据半周期序号与ΔL₂的对应关系以及所述当前结果ΔL₂，确定当前实际距离在该套光频梳对应关系曲线上的半周期序号；

步骤S140、所述当前实际距离与其在对应关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长以及该波长的相乘系数存在等式关系，根据所述当前实际距离分别在两套光频梳对应关系曲线上的半周期序号k₁和k₂、两条关系曲线对应半周期大小L_pp1/2和L_pp2/2、从第一光频梳对应第一距离干涉谱中选取的k个极值点的波长以及每个波长的相乘系数、从第二光频梳对应第一距离干涉谱中选取的k个极值点的波长以及每个波长的相乘系数，基于所述等式关系建立2k个方程式，求解得对应相乘系数，k为大于1的整数；

步骤S150、将求解得出的相乘系数代入所述等式关系中，计算出所述当前实际距离。

2.根据权利要求1所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，针对每套光频梳对应的测量距离与实际距离之间的关系曲线，在所述关系曲线的每个周期内所述测量距离与实际距离之间均为等腰的三角波关系；每个实际距离都与一个半周期相对应，随着实际距离的增加，其所在半周期的序号增大；

针对第一条关系曲线中的每个三角波，从第二条关系曲线中选择一个三角波与该第一条关系曲线中的该三角波进行关联，针对每对关联的三角波，将该对关联的三角波中第一三角波的测量距离最大值对应的实际距离，以及第二三角波的测量距离最大值对应的实际距离分别作为第一实际距离和第二实际距离，所述第一实际距离和第二实际距离的差值小于半周期实际距离；将所述第一实际距离与第二实际距离之间的区域作为第一区域，将所述第一三角波和第二三角波的一侧测量距离最小值对应的实际距离之间的区域作为第二区域，所述第二区域位于所述第一区域之前；将所述第一三角波和第二三角波的另一侧测量距离最小值对应的实际距离之间的区域作为第三区域，所述第三区域位于该第一区域之后；将位于该第一区域和第二区域之间以及所述第一区域和第三区域之间的区域作为第四区域；ΔL₁表示实际距离位于所述第四区域内时，所述测量距离L_DPI1减去L_DPI2得到的结果，ΔL₂表示实际距离分别位于所述第一区域、第二区域和第三区域时，所述测量距离L_DPI1和L_DPI2求和的结果；两个所述第四区域对应ΔL₁的大小不同；所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂的大小不同，针对每个区域，该区域内各个位置对应的ΔL₁或ΔL₂相同。

3.根据权利要求2所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，第一光频梳先于第二光频梳传输给所述色散干涉测距系统，基于所述第一光频梳获得的测量距离L_DPI1在第一条关系曲线上，基于所述第二光频梳获得的测量距离L_DPI2在第二条关系曲线上；针对每对关联的三角波，该对关联的三角波中，所述第一条关系曲线上的第一三角波的第一实际距离大于所述第二条关系曲线上的第二三角波的第二实际距离，或者述第一三角波的第一实际距离小于所述第二三角波的第二实际距离；

当该第一实际距离大于该第二实际距离时，针对每对关联的三角波，位于所述第一区域之前的第四区域对应的ΔL₁为负，位于所述第一区域之后的第四区域对应的ΔL₁为正，且前者的绝对值小于后者；所述第一区域、第三区域和第二区域对应ΔL₂的数值逐渐减小；

当该第一实际距离小于该第二实际距离时，针对每对关联的三角波，位于所述第一区域之前的第四区域对应的ΔL₁为正，位于所述第一区域之后的第四区域对应的ΔL₁为负，且前者大于后者的绝对值；所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂的数值逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，针对每对关联三角波中的每个区域，确定该第一条关系曲线在该区域的第一周期以及该第二条关系曲线在该区域的第二周期，根据该区域对应的第一周期和第二周期，确定该第一条关系曲线在该区域的第一半周期序号以及该第二条关系曲线在该区域的第二半周期序号，建立该区域的ΔL₁或ΔL₂与该第一半周期序号的第一对应关系，以及该区域的ΔL₁或ΔL₂与该第二半周期序号的第二对应关系。

5.根据权利要求4所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，针对每对关联三角波中的每个区域，确定该第一条关系曲线在该区域的第一周期以及该第二条关系曲线在该区域的第二周期包括：对于所述第一区域和第四区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期；

当该第一实际距离大于该第二实际距离时，对于所述第二区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期减1，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期；对于所述第三区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期加1；

当该第一实际距离小于该第二实际距离时，对于所述第二区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期减1；对于所述第三区域，该第一条关系曲线在该区域的第一周期为该第一三角波在该第一条关系曲线上的周期加1，该第二条关系曲线在该区域的第二周期为该第二三角波在该第二条关系曲线上的周期。

6.根据权利要求4或5所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，根据该区域对应的第一周期和第二周期，确定该第一条关系曲线在该区域的第一半周期序号以及该第二条关系曲线在该区域的第二半周期序号包括：

当该第一实际距离大于该第二实际距离时，若ΔL₁为负，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之前的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；若ΔL₁为正，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之后的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最大值，则ΔL₂对应于所述第一区域，该第一条关系曲线在该第一区域的第一半周期序号为该第一区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第一区域内的第二半周期序号为该第一区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的第二大值，则ΔL₂对应于所述第三区域，该第一条关系曲线在该第三区域内的第一半周期序号为该第三区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第三区域内的第二半周期序号为该第三区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最小值，则ΔL₂对应于所述第二区域，该第一条关系曲线在该第二区域内的第一半周期序号为该第二区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第二区域的第二半周期序号为该第二区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；

当该第一实际距离小于该第二实际距离时，若ΔL₁为正，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之前的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域内的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域内的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；若ΔL₁为负，则该ΔL₁对应于位于该第一区域之后的第四区域，该第一条关系曲线在该第四区域内的第一半周期序号为该第四区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第四区域内的第二半周期序号为该第四区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最大值，则ΔL₂对应于所述第一区域，该第一条关系曲线在该第一区域内的第一半周期序号为该第一区域对应第一周期中后面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第一区域的第二半周期序号为该第一区域对应第二周期中前面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的第二大值，则ΔL₂对应于所述第二区域，该第一条关系曲线在该第二区域内的第一半周期序号为该第二区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第二区域的第二半周期序号为该第二区域对应第二周期中后面一个半周期的序号；

若ΔL₂为所述第一区域、第二区域和第三区域对应ΔL₂中的最小值，则ΔL₂对应于所述第三区域，该第一条关系曲线在该第三区域的第一半周期序号为该第三区域对应第一周期中前面一个半周期的序号，该第二条关系曲线在该第三区域的第二半周期序号为该第三区域对应第二周期中后面一个半周期的序号。

7.根据权利要求4所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，所述步骤S130中，根据半周期序号与ΔL₁的对应关系以及该当前结果ΔL₁，或根据半周期序号与ΔL₂的对应关系以及该当前结果ΔL₂，确定当前实际距离在该套光频梳对应关系曲线上的半周期序号包括：

从所述第一对应关系中查找出与所述当前结果ΔL₁或ΔL₂对应的、当前实际距离在该第一光频梳对应第一条关系曲线上的第一半周期序号k₁；

从所述第二对应关系中查找出与所述当前结果ΔL₁或ΔL₂对应的、当前实际距离在该第二光频梳对应第二条关系曲线上的第二半周期序号k₂。

8.根据权利要求1所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，所述步骤S140具体包括：

步骤S141、所述当前实际距离与其在对应关系曲线上的半周期序号、对应关系曲线的半周期大小、对应距离干涉谱中选取的极值点波长以及该波长的相乘系数存在的等式关系为：当前实际距离La＝对应关系曲线上的半周期序号*对应关系曲线的半周期大小+对应距离干涉谱中选取的极值点波长*该波长的相乘系数；

从第一光频梳对应第一距离干涉谱中选取2个极大值点或极小值点，并确定2个极大值点或极小值点的波长λ₁₁和λ₁₂，波长λ₁₁和λ₁₂的相乘系数分别为m₁₁和m₁₂，从第二光频梳对应第二距离干涉谱中选取2个极大值点或极小值点，并确定2个极大值点或极小值点的波长λ₂₁和λ₂₂，波长λ₂₁和λ₂₂的相乘系数分别为m₂₁和m₂₂，

步骤S142、基于所述等式关系建立如下4个方程式：

k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁＝k₂*L_pp2/2+m₂₁*λ₂₁

k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁＝k₂*L_pp2/2+m₂₂*λ₂₂

k₁*L_pp1/2+m₁₂*λ₁₂＝k₂*L_pp2/2+m₂₁*λ₂₁

k₁*L_pp1/2+m₁₂*λ₁₂＝k₂*L_pp2/2+m₂₂*λ₂₂；

对所述4个方程式联立求解，获得相乘系数m₁₁，m₁₂，m₂₁，m₂₂。

9.根据权利要求8所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，所述步骤S150具体包括：

根据公式La＝k₁*L_pp1/2+m₁₁*λ₁₁，计算出所述当前实际距离La。

10.根据权利要求1所述的自参考长距离高分辨率色散干涉测距方法，其特征在于，所述步骤S140中，针对每套光频梳对应的距离干涉谱，按照以下步骤选取该距离干涉谱中的极值点：

确定该距离干涉谱中采集到的k个极大值或极小值；

针对确定的每个极值点，对该极值点及其附近对应的点进行拟合，获得拟合后的极值点，以该拟合后的极值点作为选取的极值点。