專利名稱：基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種距離測(cè)量方法，特別涉及一種高精度微波相位測(cè)距的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
兩點(diǎn)間距離測(cè)量，尤其是高精度距離測(cè)量在社會(huì)生產(chǎn)和工程實(shí)際中具有重要意義。目前，應(yīng)用比較廣泛的高精度距離測(cè)量方法主要有激光測(cè)距、全站儀測(cè)距、GPS測(cè)量方法等。激光和全站儀測(cè)距具有精度高、測(cè)點(diǎn)成本低等優(yōu)勢(shì)，但易受雨霧等環(huán)境干擾而不能全天候工作；而GPS測(cè)量方法可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)測(cè)距，且基本不受環(huán)境干擾、具有全天候工作的優(yōu)點(diǎn)，但它的測(cè)量精度相對(duì)較低、單點(diǎn)測(cè)量成本高。然而，目前社會(huì)生產(chǎn)和工程實(shí)際對(duì)具有高精度、低成本、不受環(huán)境干擾和全天候等優(yōu)點(diǎn)的距離測(cè)量需求越來越迫切。因此，研究和開發(fā)出一種集上述優(yōu)點(diǎn)的距離測(cè)量新方法具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義！分析發(fā)現(xiàn)，采用微波作為測(cè)距介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步的全天候測(cè)量，而借鑒激光和全站儀的高精度測(cè)距方法，可以實(shí)現(xiàn)高精度、低成本測(cè)量，而這正具有上述各方法優(yōu)勢(shì)， 因此，對(duì)微波測(cè)距在高精度、大范圍等進(jìn)行深入研究很有必要。下面是微波測(cè)距的基本原理和背景微波測(cè)距是一種非接觸式能夠準(zhǔn)確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間相對(duì)距離的方法，它經(jīng)由天線發(fā)射微波信號(hào)，遇到待測(cè)目標(biāo)后，微波被反射回并由接收天線接收，然后通過對(duì)發(fā)射和反射的信號(hào)做一定的信號(hào)處理進(jìn)行求解，得出待測(cè)距離。測(cè)量方法按測(cè)量信號(hào)方式的不同可以分為微波時(shí)間測(cè)距和相位測(cè)距，其中微波相位測(cè)距更加精確。微波相位測(cè)距原理如

圖1，它通過測(cè)量微波在A、R間往返一次產(chǎn)生的相位延遲Φ 而獲得距離D。具體地，由
權(quán)利要求
1.基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法，其特征在于包括以下步驟51:先由測(cè)距信號(hào)源(3)產(chǎn)生主頻測(cè)距信號(hào)，該信號(hào)通過測(cè)距系統(tǒng)后得到主頻測(cè)距 /[目號(hào)相位差Δ Ci1 ;52:再由測(cè)距信號(hào)源(3)產(chǎn)生輔頻測(cè)距信號(hào)f2，該信號(hào)通過測(cè)距系統(tǒng)后得到輔頻測(cè)距信號(hào)相位差Λ Φ2 ;53:通過以下公式計(jì)算所測(cè)量距離D
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法，其特征在于所述主頻測(cè)距相位差Λ O1和輔頻測(cè)距相位差Λ Φ2分別通過以下方式得到511:所述主頻測(cè)距信號(hào)和輔頻測(cè)距信號(hào)f2先后與參考信號(hào)源(4)混頻得到主頻載波測(cè)距信號(hào)和輔頻載波測(cè)距信號(hào)f2 ;512:所述主頻載波測(cè)距信號(hào)和輔頻載波測(cè)距信號(hào)f2先后經(jīng)功放(5)、發(fā)射天線(6) 發(fā)射至無源反射器(I)，并被原路反射回至接收天線(7)，然后經(jīng)過低噪放(8)放大、帶通濾波1(9)濾除雜波，分別得到主頻載波測(cè)距延遲信號(hào)f' i和輔頻載波測(cè)距延遲信號(hào)f' 2；S13:所述主頻載波測(cè)距延遲信號(hào)f' i和輔頻載波測(cè)距延遲信號(hào)f' 2分別與參考信號(hào)源(4)混頻和帶通濾波II，解調(diào)得到主頻測(cè)距延遲信號(hào)f' !和輔頻測(cè)距延遲信號(hào)f' 2 ;514:所述主頻測(cè)距延遲信號(hào)f' i先送入高精度鑒相器(11)與測(cè)距信號(hào)源(3)的主頻測(cè)距信號(hào)比較，得主頻測(cè)距相位差Λ CD1 ;515:所述輔頻測(cè)距延遲信號(hào)f' 2后送入高精度鑒相器(11)與測(cè)距信號(hào)源(3)的輔頻測(cè)距信號(hào)f2比較，得輔頻測(cè)距相位差Λ Φ2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法，其特征在于所述主頻測(cè)距信號(hào)相位差Λ CD1中周期2 π的整數(shù)倍數(shù)N1與輔頻測(cè)距信號(hào)f2相位差Λ Φ2中周期2 π的整數(shù)倍數(shù)N2之差(N1-N2)通過以下公式來確定當(dāng) Λ CD1 > Λ Φ2 時(shí)，(N1-N2) = O ；當(dāng) Λ CD1 < Λ Φ2 時(shí)，(N1-N2) = I。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法，其特征在于所述k值由測(cè)距范圍Dmax與主頻測(cè)距信號(hào)4的波長(zhǎng)X1關(guān)系，即
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法，其特征在于所述參考信號(hào)源(4)發(fā)出的是微波信號(hào)&，而主頻測(cè)距信號(hào)和輔頻測(cè)距信號(hào)f2為常規(guī)的中頻信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法，其特征在于所述微波無源反射器采用對(duì)微波具有較強(qiáng)反射性能的金屬材質(zhì)制作而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法，其特征在于所述主頻測(cè)距延遲信號(hào)f, !與主頻測(cè)距信號(hào)的頻率相同，所述輔頻測(cè)距延遲信號(hào) P 2與輔頻測(cè)距信號(hào)4的頻率相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微波測(cè)距技術(shù)，公開了一種基于載波調(diào)制原理的多測(cè)尺微波相位測(cè)距方法。在被測(cè)點(diǎn)處放置微波無源反射器，在測(cè)量點(diǎn)處放置微波測(cè)距儀。測(cè)距信號(hào)源先產(chǎn)生主頻測(cè)距信號(hào)經(jīng)混頻、功放后由發(fā)射天線發(fā)射，反射器將入射到它的微波信號(hào)按原路反射回，接收天線接收微波信號(hào)，經(jīng)過低噪放、帶通濾波、混頻后，鑒相器測(cè)出反射和發(fā)射信號(hào)相位差ΔΦ1；該相位差與所測(cè)距離成比例，因而可得距離。該測(cè)距范圍受主頻信號(hào)波長(zhǎng)限制，雖增大波長(zhǎng)可擴(kuò)大測(cè)距范圍，但測(cè)距精度會(huì)降低。為了保證精度并擴(kuò)大測(cè)距范圍，信號(hào)源再產(chǎn)生輔頻測(cè)距信號(hào)測(cè)距，得到相位差ΔΦ2，再據(jù)ΔΦ1和ΔΦ2求出所測(cè)距離。本發(fā)明解決了單頻微波測(cè)距精度和范圍的矛盾，可實(shí)現(xiàn)高精度下的大范圍距離測(cè)量。
文檔編號(hào)G01S13/08GK102590808SQ20121000920
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者李存龍, 章鵬, 鄭大青, 陳偉民, 雷小華 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)