專利名稱：基于載波調(diào)制原理的多測尺微波相位測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種距離測量方法，特別涉及一種高精度微波相位測距的測量方法。
背景技術(shù)：
兩點間距離測量，尤其是高精度距離測量在社會生產(chǎn)和工程實際中具有重要意義。目前，應(yīng)用比較廣泛的高精度距離測量方法主要有激光測距、全站儀測距、GPS測量方法等。激光和全站儀測距具有精度高、測點成本低等優(yōu)勢，但易受雨霧等環(huán)境干擾而不能全天候工作；而GPS測量方法可以實現(xiàn)多點同時測距，且基本不受環(huán)境干擾、具有全天候工作的優(yōu)點，但它的測量精度相對較低、單點測量成本高。然而，目前社會生產(chǎn)和工程實際對具有高精度、低成本、不受環(huán)境干擾和全天候等優(yōu)點的距離測量需求越來越迫切。因此，研究和開發(fā)出一種集上述優(yōu)點的距離測量新方法具有重要的經(jīng)濟和社會意義！分析發(fā)現(xiàn)，采用微波作為測距介質(zhì)可以實現(xiàn)多點同步的全天候測量，而借鑒激光和全站儀的高精度測距方法，可以實現(xiàn)高精度、低成本測量，而這正具有上述各方法優(yōu)勢， 因此，對微波測距在高精度、大范圍等進(jìn)行深入研究很有必要。下面是微波測距的基本原理和背景微波測距是一種非接觸式能夠準(zhǔn)確測量兩點之間相對距離的方法，它經(jīng)由天線發(fā)射微波信號，遇到待測目標(biāo)后，微波被反射回并由接收天線接收，然后通過對發(fā)射和反射的信號做一定的信號處理進(jìn)行求解，得出待測距離。測量方法按測量信號方式的不同可以分為微波時間測距和相位測距，其中微波相位測距更加精確。微波相位測距原理如

圖1，它通過測量微波在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)制原理的多測尺微波相位測距方法，其特征在于包括以下步驟51:先由測距信號源(3)產(chǎn)生主頻測距信號，該信號通過測距系統(tǒng)后得到主頻測距 /[目號相位差Δ Ci1 ;52:再由測距信號源(3)產(chǎn)生輔頻測距信號f2，該信號通過測距系統(tǒng)后得到輔頻測距信號相位差Λ Φ2 ;53:通過以下公式計算所測量距離D
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于載波調(diào)制原理的多測尺微波相位測距方法，其特征在于所述主頻測距相位差Λ O1和輔頻測距相位差Λ Φ2分別通過以下方式得到511:所述主頻測距信號和輔頻測距信號f2先后與參考信號源(4)混頻得到主頻載波測距信號和輔頻載波測距信號f2 ;512:所述主頻載波測距信號和輔頻載波測距信號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距延遲信號f' i和輔頻載波測距延遲信號f' 2；S13:所述主頻載波測距延遲信號f' i和輔頻載波測距延遲信號f' 2分別與參考信號源(4)混頻和帶通濾波II，解調(diào)得到主頻測距延遲信號f' !和輔頻測距延遲信號f' 2 ;514:所述主頻測距延遲信號f' i先送入高精度鑒相器(11)與測距信號源(3)的主頻測距信號比較，得主頻測距相位差Λ CD1 ;515:所述輔頻測距延遲信號f' 2后送入高精度鑒相器(11)與測距信號源(3)的輔頻測距信號f2比較，得輔頻測距相位差Λ Φ2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于載波調(diào)制原理的多測尺微波相位測距方法，其特征在于所述主頻測距信號相位差Λ CD1中周期2 π的整數(shù)倍數(shù)N1與輔頻測距信號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，(N1-N2) = O ；當(dāng) Λ CD1 < Λ Φ2 時，(N1-N2) = I。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波調(diào)制原理的多測尺微波相位測距方法，其特征在于所述k值由測距范圍Dmax與主頻測距信號4的波長X1關(guān)系，即
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于載波調(diào)制原理的多測尺微波相位測距方法，其特征在于所述參考信號源(4)發(fā)出的是微波信號&，而主頻測距信號和輔頻測距信號f2為常規(guī)的中頻信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于載波調(diào)制原理的多測尺微波相位測距方法，其特征在于所述微波無源反射器采用對微波具有較強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)制原理的多測尺微波相位測距方法，其特征在于所述主頻測距延遲信號f, !與主頻測距信號的頻率相同，所述輔頻測距延遲信號 P 2與輔頻測距信號4的頻率相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微波測距技術(shù)，公開了一種基于載波調(diào)制原理的多測尺微波相位測距方法。在被測點處放置微波無源反射器，在測量點處放置微波測距儀。測距信號源先產(chǎn)生主頻測距信號經(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按原路反射回，接收天線接收微波信號，經(jīng)過低噪放、帶通濾波、混頻后，鑒相器測出反射和發(fā)射信號相位差ΔΦ1；該相位差與所測距離成比例，因而可得距離。該測距范圍受主頻信號波長限制，雖增大波長可擴大測距范圍，但測距精度會降低。為了保證精度并擴大測距范圍，信號源再產(chǎn)生輔頻測距信號測距，得到相位差ΔΦ2，再據(jù)ΔΦ1和ΔΦ2求出所測距離。本發(fā)明解決了單頻微波測距精度和范圍的矛盾，可實現(xiàn)高精度下的大范圍距離測量。
文檔編號G01S13/08GK102590808SQ20121000920
公開日2012年7月18日 申請日期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 申請人:重慶大學(xué)