本發(fā)明涉及利用微波進(jìn)行距離、速度測量的測量技術(shù)，具體涉及微波測量裝置、系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

距離和/或速度測量技術(shù)是一項(xiàng)基礎(chǔ)測量技術(shù)，相比圖像測距測速、超聲波測距測速等其他距離測量技術(shù)，具有全天時(shí)、全天候、遠(yuǎn)距離的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種距離和/或速度監(jiān)測的應(yīng)用場景中。

在實(shí)際應(yīng)用中，微波距離或速度測量技術(shù)會(huì)受到多徑效應(yīng)的影響，導(dǎo)致使用受限。多徑效應(yīng)是指電磁波經(jīng)不同路徑傳播后，各分量場到達(dá)接收端時(shí)間不同，按各自相位相互疊加而造成干涉。在微波測量領(lǐng)域，復(fù)雜環(huán)境中多徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)、測量信號(hào)無法正常接收等情況。

在現(xiàn)有的微波測距技術(shù)中，如中國專利《一種距離測量系統(tǒng)及其測量方法及實(shí)際距離測量方法》(公開號(hào):cn105277935a)公開的微波測距系統(tǒng)采用了詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)的形式，通過測量詢問機(jī)發(fā)射的連續(xù)波信號(hào)與應(yīng)答機(jī)之間的傳播時(shí)延所引入的相位差來進(jìn)行測距，在電梯井、礦井、交通隧道等封閉的電磁傳播環(huán)境中，不同傳播路徑形成的多徑的信號(hào)非常復(fù)雜，相互間的干涉會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常測量功能造成嚴(yán)重的影響，使得這種技術(shù)無法得到應(yīng)用。

又如中國專利《遠(yuǎn)距離微位移測量系統(tǒng)》(公開號(hào):cn103245315a)公開的一種微波測距系統(tǒng)，通過比較相干有源反射器反射信號(hào)和發(fā)射信號(hào)波形間的相位差測得系統(tǒng)與被測物體的相對(duì)位移，采用的是單頻連續(xù)波的形式，也同樣無法消除多徑效應(yīng)帶來的影響，使用場景也被限制在了開闊的環(huán)境中。

為消除多徑效應(yīng)的影響，微波測距系統(tǒng)多采用調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)或超寬帶信號(hào)來應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境中的測量。但現(xiàn)有的微波距離或速度測量系統(tǒng)均仍無法有效地解決在電梯井、礦井、交通隧道等封閉的電磁傳播環(huán)境下進(jìn)行距離和/或速度測量時(shí)的多徑效應(yīng)的影響問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種微波測量系統(tǒng)，解決封閉的電磁傳播環(huán)境下距離和/或速度測量的問題。本發(fā)明的系統(tǒng)具有抗多徑的能力，能夠在電梯井、礦井、交通隧道等封閉的電磁傳播環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)車輛目標(biāo)的距離和/或速度測量。本發(fā)明還提供了對(duì)應(yīng)的測量裝置和測量方法。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

微波測量裝置包括信號(hào)發(fā)射部分、信號(hào)接收部分、數(shù)字信號(hào)處理器和控制器；其中：

信號(hào)發(fā)射部分，用于產(chǎn)生n路發(fā)射信號(hào)，并將n路發(fā)射信號(hào)功率合成為一路信號(hào)后發(fā)射；n為不小于2的正整數(shù)，n路發(fā)射信號(hào)的頻率各不相同；

信號(hào)接收部分，用于接收與微波測量裝置相配合的從裝置轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號(hào)，并將接收的射頻信號(hào)分為n路后分別處理為n路數(shù)字信號(hào)發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器；

所述數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)信號(hào)接收部分處理后的n路數(shù)字信號(hào)計(jì)算測量目標(biāo)的距離和/或速度；

控制器，用于對(duì)信號(hào)發(fā)射部分和信號(hào)接收部分進(jìn)行控制。

本技術(shù)方案中，微波測量裝置作為測量時(shí)的主裝置，與一個(gè)從裝置配對(duì)完成距離和/或速度的測量，主裝置采用至少2路發(fā)射信號(hào)，這些發(fā)射信號(hào)的載波頻率不同，在電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境中，當(dāng)一路已調(diào)載波信號(hào)從主裝置到從裝置的傳播過程中受多徑效應(yīng)影響較大時(shí)，其他路已調(diào)載波信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較小，從裝置轉(zhuǎn)發(fā)至主裝置的過程也類似，具有較好的抗反射多徑性能。

在電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播場景中，微波距離或速度測量系統(tǒng)在電磁波往返的過程中，信號(hào)接收部分除了接收信號(hào)發(fā)射部分的直達(dá)信號(hào)外，還會(huì)接收到多種其他路徑傳播回來的信號(hào)，這些多徑信號(hào)可分為兩類：第一類為一次多徑，這類信號(hào)只經(jīng)歷了一次反射；第二類為多次多徑，這類信號(hào)則經(jīng)歷了二次以上的反射。一次多徑又分為三種：第一種是發(fā)射多徑信號(hào)，它是發(fā)射信號(hào)經(jīng)井壁或巷壁一次反射回接收天線的信號(hào)；第二種是雜波直達(dá)信號(hào)，它是指轉(zhuǎn)發(fā)裝置的被測載體直接散射回主裝置接收天線的雜波信號(hào)；第三種是雜波反射信號(hào)，它是指被測載體散射信號(hào)再經(jīng)井壁或巷壁一次反射回主裝置接收天線的信號(hào)。第二種和第三種信號(hào)也統(tǒng)一稱為雜波多徑信號(hào)。由于電梯轎廂、機(jī)車頭等被測載體都是復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)，因此由其散射信號(hào)形成的雜波多徑信號(hào)非常復(fù)雜，強(qiáng)度也大，這些多徑信號(hào)一是會(huì)對(duì)微波距離或速度測量系統(tǒng)主裝置的接收信號(hào)造成多徑衰落，二是不同位置的散射點(diǎn)形成的雜波多徑信號(hào)與轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)在距離上的差別很小，將使得系統(tǒng)難以分辨，從而嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的測量精度。為了解決這個(gè)問題，發(fā)明人還對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)：所述信號(hào)發(fā)射部分還包括第一天線，所述信號(hào)接收部分還包括第二天線，所述第一天線與第二天線的極化正交。本技術(shù)方案中，主裝置和從裝置需要配套，兩者的收發(fā)天線采用正交的極化特性，雜波多徑信號(hào)是由第一天線發(fā)射的信號(hào)經(jīng)被測載體散射后形成的，因此其極化主要與第一天線相同，與第二天線正交，因此系統(tǒng)對(duì)電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境中的雜波多徑信號(hào)具有良好的抑制性能。

優(yōu)選的，n的值為3。主裝置采用3路發(fā)射信號(hào)，這些發(fā)射信號(hào)的載波頻率不同，且頻率間隔較大，在電梯井、礦井、交通隧道等封閉的電磁傳播環(huán)境中，當(dāng)一路已調(diào)載波信號(hào)受多徑效應(yīng)影響較大時(shí)，其他路已調(diào)載波信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較小，這樣，在信號(hào)從主裝置傳輸至從裝置再傳回主裝置的過程中至少能保證一路信號(hào)受多徑干擾較小，能被主裝置接收到，因而具有良好的抗多徑性能。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，信號(hào)發(fā)射部分包括波形產(chǎn)生器、頻率綜合器、n個(gè)混頻器a、功率合成器和n個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元；其中：

波形產(chǎn)生器，耦接至控制器，用于產(chǎn)生n路相同的調(diào)頻信號(hào)并將n路調(diào)頻信號(hào)分別輸出給n個(gè)混頻器a；

頻率綜合器，耦接至控制器，用于產(chǎn)生n路不同頻率的本振信號(hào)并將n路本振信號(hào)分別輸出給n個(gè)混頻器a；n路本振信號(hào)分別進(jìn)入n個(gè)混頻器a中與調(diào)頻信號(hào)混頻形成n路發(fā)射信號(hào)；

所述n個(gè)混頻器a與n個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元一一對(duì)應(yīng)耦接，n路發(fā)射信號(hào)分別輸出給n個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元；

發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元，用于對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后發(fā)送給功率合成器；

功率合成器將n個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元輸出的n路發(fā)射信號(hào)合成為一路射頻信號(hào)后用于發(fā)射。

所述信號(hào)預(yù)處理單元包括依次耦接的帶通濾波器a、功率放大器a和第一信號(hào)分配裝置；發(fā)射信號(hào)依次經(jīng)過帶通濾波器a濾波、功率放大器a放大后經(jīng)第一信號(hào)分配裝置輸出給功率合成器和接收部分。

作為本發(fā)明的又一改進(jìn)，所述信號(hào)接收部分包括放大器e、第二信號(hào)分配裝置和n個(gè)接收信號(hào)預(yù)處理單元，接收的射頻信號(hào)經(jīng)放大器e放大后輸出給第二信號(hào)分配裝置，所述第二信號(hào)分配裝置將射頻信號(hào)分為n路后分別發(fā)送給n個(gè)接收信號(hào)預(yù)處理單元；n個(gè)接收信號(hào)預(yù)處理單元對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行混頻、濾波、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器。

所述接收信號(hào)預(yù)處理單元包括依次耦接的混頻器b、低通濾波器、放大器b和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中：混頻器b均還與發(fā)射部分相連，接入發(fā)射信號(hào)，該發(fā)射信號(hào)與第二信號(hào)分配裝置輸出的信號(hào)在混頻器b混頻后輸出；混頻器b輸出的信號(hào)依次經(jīng)低通濾波器濾波、放大器b放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出給數(shù)字信號(hào)處理器。

優(yōu)選的，所述n路發(fā)射信號(hào)中，相鄰兩路發(fā)射信號(hào)的頻率間隔不小于該兩路信號(hào)中頻率值較小的發(fā)射信號(hào)的頻率的20％，這樣可以保證信號(hào)多徑衰減后能達(dá)到理想情況的60％，頻率間隔越大，衰減后信號(hào)的強(qiáng)度越強(qiáng)；減小頻率間隔，衰減后信號(hào)的幅度就會(huì)小于60％，對(duì)信號(hào)的信噪比要求更高。

微波測量系統(tǒng)，包括主裝置和從裝置，主裝置采用上述技術(shù)方案中任一種的主裝置；所述從裝置接收主裝置的發(fā)射信號(hào)，包括用于接收發(fā)射信號(hào)的第三天線和用于發(fā)射轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的第四天線，第三天線與第一天線的極化方式一致，第四天線與第二天線的極化一致，用于將主裝置的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行同頻轉(zhuǎn)發(fā)。

本技術(shù)方案中，系統(tǒng)的主裝置采用至少2路發(fā)射信號(hào)，這些發(fā)射信號(hào)的載波頻率不同，在電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境中，當(dāng)一路已調(diào)載波信號(hào)受多徑效應(yīng)影響較大時(shí)，其他路已調(diào)載波信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較小，從裝置轉(zhuǎn)發(fā)至主裝置的過程也類似，具有較好的抗反射多徑性能；尤其是當(dāng)主裝置采用至少3路發(fā)射信號(hào)時(shí)就可以至少保證一路信號(hào)在往返傳播過程中受到多徑信號(hào)的影響較小，使得系統(tǒng)具有良好的抗發(fā)射多徑性能。

所述的微波測量系統(tǒng)測量距離和速度采用的是調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，這種信號(hào)可以通過調(diào)頻帶寬的選擇來調(diào)整系統(tǒng)的距離分辨力，使得系統(tǒng)能夠利用一次多徑和多次多徑在距離上的差別有效地區(qū)分出一次多徑信號(hào)和多次多徑信號(hào)，從而消除多次多徑信號(hào)對(duì)系統(tǒng)距離和速度測量性能的影響。

進(jìn)一步，所述從裝置還包括與第三天線耦接的放大器c、與放大器c耦接的帶通濾波器c以及與帶通濾波器c耦接的功率放大器e，功率放大器c與第四天線耦接。

微波測量方法，采用上述技術(shù)方案中的任一種微波測量系統(tǒng)進(jìn)行測量，包括以下步驟：

s1、主裝置產(chǎn)生n路發(fā)射信號(hào)，并將n路發(fā)射信號(hào)功率合成為一路信號(hào)后發(fā)射；相鄰兩路發(fā)射信號(hào)的頻率間隔不小于該兩路信號(hào)中頻率值較小的發(fā)射信號(hào)的頻率的20％；

s2、從裝置接收發(fā)射信號(hào)，并對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行同頻轉(zhuǎn)發(fā)；

s3、主裝置的接收部分接收從裝置轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號(hào)并對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器；

s4、主裝置的數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)接收部分處理后的信號(hào)計(jì)算測量目標(biāo)的距離和/或速度。

進(jìn)一步，步驟s1中，主裝置還將所述n路發(fā)射信號(hào)發(fā)送給接收部分；步驟s3中，主裝置的接收部分還將接收的射頻信號(hào)分成n路，n路信號(hào)各與一路發(fā)射信號(hào)混頻，混頻后的信號(hào)各自進(jìn)行低通濾波、放大并轉(zhuǎn)換成初始數(shù)字信號(hào)sb1(n)、sb2(n)、…、sbn(n)并發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器；步驟s4具體包括以下步驟：

s41：將n路初始數(shù)字信號(hào)sb1(n)、sb2(n)、sb3(n)、…、sbn(n)別按正斜率段和負(fù)斜率段拆分，并通過補(bǔ)零使其數(shù)據(jù)長度增加為2^m，得到2n路數(shù)字信號(hào)sb1+(n)、sb1-(n)、sb2+(n)、sb2-(n)、…、sbn+(n)、sbn-(n)，m為使得2^m等于或大于數(shù)據(jù)長度的正整數(shù)；

s42：對(duì)步驟s41中得到的2n路數(shù)字信號(hào)作長度為2^m點(diǎn)的快速傅里葉變換，得到2n個(gè)序列sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)，并計(jì)算出2n個(gè)序列的峰值sb1+max、sb1-max、sb2+max、sb2-max、…、sbn+max和sbn-max；

s43：對(duì)2n個(gè)序列sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)分別進(jìn)行cfar處理；

s44：判決2n個(gè)序列sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)是否有效；對(duì)于每一個(gè)序列，如果判決為有效，則該路信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位置1；判決為無效，則該路信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位置0，sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位依次為fb1+、fb1-、fb2+、fb2-、…、fbn+和fbn-；

s45：將每路初始數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的2個(gè)序列的信號(hào)有效標(biāo)志位進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到n路初始數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的有效標(biāo)志位fb1、fb2、…、fbn；并將fb1、fb2、…、fbn進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，得到拆分前的n路接收信號(hào)的總標(biāo)志位fb；

s46：計(jì)算測量目標(biāo)的距離和/或速度，具體包括以下步驟：

s461：判斷fb是否為1，是則跳轉(zhuǎn)到步驟s462，否則跳轉(zhuǎn)到步驟s463；

s462：選出有效標(biāo)志位為1的初始數(shù)字信號(hào)，并比較這些初始數(shù)字信號(hào)經(jīng)拆分、變換后的各路信號(hào)的峰值，選取最大的峰值sbj+max對(duì)應(yīng)的第j路信號(hào)sbj(n)用于解算距離r和速度v，1≦j≦n；

求解sbj+(k)的峰值sbj+max對(duì)應(yīng)的k值kbj+max和sbj-(k)的峰值sbj-max對(duì)應(yīng)的k值kbj-+max；sbj+(k)、sbj-(k)依次為sbj(n)按正斜率段和負(fù)斜率段拆分并經(jīng)傅里葉變化后的2個(gè)序列；

解算距離r和速度v：

r＝(kbj+max+kbj-+max)fstc/(2^m+4bs)(1)

v＝(kbj+max-kbj-+max)fsc/(2^m+2fj)(2)

上述公式中，c為光速，t為調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻周期；bs為波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的調(diào)頻信號(hào)的帶寬；fs為接收部分將接收的信號(hào)處理成數(shù)字信號(hào)的采樣率；fj為頻率第j路發(fā)射信號(hào)的頻率。

s463：拆分前的n路信號(hào)均無效，本次調(diào)頻的數(shù)字信號(hào)處理結(jié)束。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明中，主裝置和從裝置的收發(fā)天線采用正交的極化特性，第二天線對(duì)第一天線所引入的環(huán)境雜波有較強(qiáng)的抑制效果，因此系統(tǒng)對(duì)電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境有良好的雜波多徑抑制性能；

2、本發(fā)明中，主裝置采用至少2路發(fā)射信號(hào)，這些發(fā)射信號(hào)的載波頻率不同，封閉電磁傳播在電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境中，當(dāng)一路載波信號(hào)的線性調(diào)頻信號(hào)受多徑效應(yīng)影響較大時(shí)，其他路載波信號(hào)的線性調(diào)頻信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較小，從裝置轉(zhuǎn)發(fā)至主裝置的過程也類似，具有較好的抗反射多徑性能；

3、主裝置的發(fā)射信號(hào)為3路時(shí)，3路頻率各不相同的調(diào)頻信號(hào)的疊加發(fā)射，在電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境中，當(dāng)信號(hào)由主裝置發(fā)射到從裝置的過程中某路載波的線性調(diào)頻信號(hào)受多徑效應(yīng)影響產(chǎn)生嚴(yán)重的衰落時(shí)，另兩路載波的線性調(diào)頻信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較小，能夠被從裝置有效地轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)剩余的兩路信號(hào)由從裝置轉(zhuǎn)發(fā)到主裝置的過程中某路載波的線性調(diào)頻信號(hào)受多徑效應(yīng)影響產(chǎn)生嚴(yán)重的衰落時(shí)，還剩一路載波的線性調(diào)頻信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較小，能夠被主裝置有效地接收，因而本系統(tǒng)具有良好的抗反射多徑性能。

4、本發(fā)明的主裝置的發(fā)射信號(hào)多于3路時(shí)，可以進(jìn)一步采用多于3路的調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行疊加，從而進(jìn)一步增加系統(tǒng)冗余度，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗多徑性能。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1是主裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是從裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為封閉電磁環(huán)境下的信號(hào)多徑示意圖；

圖4為多徑情況下不同頻率的信號(hào)干涉效果圖；

圖5是數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)信號(hào)處理流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

【實(shí)施例1】

本實(shí)施例中提供一種微波測量裝置、系統(tǒng)和方法，其中微波測量裝置包括信號(hào)發(fā)射部分、信號(hào)接收部分、數(shù)字信號(hào)處理器和控制器；其中：

信號(hào)發(fā)射部分，用于產(chǎn)生n路發(fā)射信號(hào)，并將n路發(fā)射信號(hào)功率合成為一路信號(hào)后發(fā)射；n為不小于2的正整數(shù)，n路發(fā)射信號(hào)的頻率各不相同，相鄰兩路發(fā)射信號(hào)的頻率間隔不小于該兩路信號(hào)中頻率值較小的發(fā)射信號(hào)的頻率的20％；前述相鄰兩路發(fā)射信號(hào)是指根據(jù)信號(hào)頻率大小排序處于相鄰的兩路信號(hào)，也即頻率最接近的兩路信號(hào)。

信號(hào)接收部分，用于接收與微波測量裝置相配合的從裝置轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號(hào)，并將接收的射頻信號(hào)分為n路后分別處理為n路數(shù)字信號(hào)發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器；

所述數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)信號(hào)接收部分處理后的n路數(shù)字信號(hào)計(jì)算測量目標(biāo)的距離和/或速度；

控制器，用于對(duì)信號(hào)發(fā)射部分和信號(hào)接收部分進(jìn)行控制。

所述信號(hào)發(fā)射部分包括波形產(chǎn)生器、頻率綜合器、n個(gè)混頻器a、功率合成器、第一天線和n個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元；其中：

波形產(chǎn)生器，耦接至控制器，用于產(chǎn)生n路相同的調(diào)頻信號(hào)并將n路調(diào)頻信號(hào)分別輸出給n個(gè)混頻器a；

頻率綜合器，耦接至控制器，用于產(chǎn)生n路不同頻率的本振信號(hào)并將n路本振信號(hào)分別輸出給n個(gè)混頻器a；n路本振信號(hào)分別進(jìn)入n個(gè)混頻器a中與調(diào)頻信號(hào)混頻形成n路發(fā)射信號(hào)；前述的分別輸出是指一路信號(hào)輸出給一個(gè)混頻器a；前述的分別進(jìn)入是指一路信號(hào)進(jìn)入一個(gè)混頻器a；

所述n個(gè)混頻器a與n個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元一一對(duì)應(yīng)耦接，n路發(fā)射信號(hào)分別輸出給n個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元；前述的分別輸出是指一路信號(hào)輸出給一個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元；

發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元，用于對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后發(fā)送給功率合成器；

功率合成器將n個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元輸出的n路發(fā)射信號(hào)合成為一路射頻信號(hào)后通過第一天線發(fā)射。

所述信號(hào)預(yù)處理單元包括依次耦接的帶通濾波器a、功率放大器a和第一信號(hào)分配裝置；發(fā)射信號(hào)依次經(jīng)過帶通濾波器a濾波、功率放大器a放大后經(jīng)第一信號(hào)分配裝置輸出給功率合成器和接收部分。

所述信號(hào)接收部分包括第二天線，放大器e、第二信號(hào)分配裝置和n個(gè)接收信號(hào)預(yù)處理單元，第二天線接收的射頻信號(hào)經(jīng)放大器e放大后輸出給第二信號(hào)分配裝置，所述第二信號(hào)分配裝置將射頻信號(hào)分為n路后分別發(fā)送給n個(gè)接收信號(hào)預(yù)處理單元；n個(gè)接收信號(hào)預(yù)處理單元對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行混頻、濾波、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器。前述的分別發(fā)送是指一路信號(hào)發(fā)送給1個(gè)接收信號(hào)預(yù)處理單元。

所述接收信號(hào)預(yù)處理單元包括依次耦接的混頻器b、低通濾波器、放大器b和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中：混頻器b均還與發(fā)射部分相連，接入發(fā)射信號(hào)，該發(fā)射信號(hào)與第二信號(hào)分配裝置輸出的信號(hào)在混頻器b混頻后輸出；混頻器b輸出的信號(hào)依次經(jīng)低通濾波器濾波、放大器b放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出給數(shù)字信號(hào)處理器。

本發(fā)明中，主裝置采用至少2路發(fā)射信號(hào)，這些發(fā)射信號(hào)的載波頻率不同，封閉電磁傳播在電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境中，當(dāng)一路載波信號(hào)的線性調(diào)頻信號(hào)受多徑效應(yīng)影響較大時(shí)，其他路載波信號(hào)的線性調(diào)頻信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較小，從裝置轉(zhuǎn)發(fā)至主裝置的過程也類似，具有較好的抗反射多徑性能；

本實(shí)施例中，第一天線與第二天線的極化正交，第一信號(hào)分配裝置和第二信號(hào)分配裝置可采用功率分配器或者耦合器進(jìn)行信號(hào)分配，放大器e采用低噪聲放大器。

微波測量系統(tǒng)包括主裝置和從裝置，主裝置采用本實(shí)施例中的微波測量裝置；所述從裝置接收主裝置的發(fā)射信號(hào)，并將該發(fā)射信號(hào)進(jìn)行同頻轉(zhuǎn)發(fā)，從裝置包括用于發(fā)射信號(hào)的第三天線、用于接收信號(hào)的第四天線、與第三天線耦接的放大器c、與放大器c耦接的帶通濾波器c以及與帶通濾波器c耦接的功率放大器c，功率放大器c與第四天線耦接。第一天線與第二天線的極化正交；第三天線和第四天線的極化正交；第三天線與第一天線的極化方式一致，第四天線與第二天線的極化方式一致。

微波測量方法，采用本實(shí)施例中的微波測量系統(tǒng)進(jìn)行測量，該方法包括以下步驟：

s1、主裝置產(chǎn)生n路發(fā)射信號(hào)，并將n路發(fā)射信號(hào)功率合成為一路信號(hào)后發(fā)射以及將所述n路發(fā)射信號(hào)發(fā)送給接收部分；相鄰兩路發(fā)射信號(hào)的頻率間隔不小于該兩路信號(hào)中頻率值較小的發(fā)射信號(hào)的頻率的20％；

s2、從裝置接收發(fā)射信號(hào)，并對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行同頻轉(zhuǎn)發(fā)；

s3、主裝置的接收部分接收從裝置轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號(hào)還將接收的射頻信號(hào)分成n路，n路信號(hào)各與一路發(fā)射信號(hào)混頻，混頻后的信號(hào)各自進(jìn)行低通濾波、放大并轉(zhuǎn)換成初始數(shù)字信號(hào)sb1(n)、sb2(n)、…、sbn(n)并發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器；

s4、主裝置的數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)接收部分處理后的信號(hào)計(jì)算測量目標(biāo)的距離和/或速度，步驟s4具體包括以下步驟：

s41：將n路初始數(shù)字信號(hào)sb1(n)、sb2(n)、sb3(n)、…、sbn(n)別按正斜率段和負(fù)斜率段拆分，并通過補(bǔ)零使其數(shù)據(jù)長度增加為2^m，得到2n路數(shù)字信號(hào)sb1+(n)、sb1-(n)、sb2+(n)、sb2-(n)、…、sbn+(n)、sbn-(n)，m為使得2^m等于或大于數(shù)據(jù)長度的正整數(shù)；數(shù)據(jù)長度為正斜率段或負(fù)斜率段的掃頻時(shí)間與采樣率的乘積，為本領(lǐng)域常用技術(shù)，本實(shí)施例中不再贅述。

s42：對(duì)步驟s41中得到的2n路數(shù)字信號(hào)作長度為2^m點(diǎn)的快速傅里葉變換，得到2n個(gè)序列sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)，并計(jì)算出2n個(gè)序列的峰值sb1+max、sb1-max、sb2+max、sb2-max、…、sbn+max和sbn-max；

s43：對(duì)2n個(gè)序列sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)分別進(jìn)行cfar處理；

s44：判決2n個(gè)序列sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)是否有效；對(duì)于每一個(gè)序列，如果判決為有效，則該路信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位置1；判決為無效，則該路信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位置0，sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位依次為fb1+、fb1-、fb2+、fb2-、…、fbn+和fbn-；

s45：將每路初始數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的2個(gè)序列的信號(hào)有效標(biāo)志位進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到n路初始數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的有效標(biāo)志位fb1、fb2、…、fbn；并將fb1、fb2、…、fbn進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，得到拆分前的n路接收信號(hào)的總標(biāo)志位fb；

s46：計(jì)算測量目標(biāo)的距離和/或速度，具體包括以下步驟：

s461：判斷fb是否為1，是則跳轉(zhuǎn)到步驟s462，否則跳轉(zhuǎn)到步驟s463；

s462：根據(jù)fb1、fb2、…、fbn的取值，選出有效標(biāo)志位值為1的初始數(shù)字信號(hào)，并比較這些有效初始數(shù)字信號(hào)經(jīng)步驟s41-s42拆分、變換后的各路信號(hào)的峰值，選取最大的峰值sbj+max對(duì)應(yīng)的第j路信號(hào)sbj(n)用于解算距離r和速度v，1≦j≦n；

求解sbj+(k)的峰值sbj+max對(duì)應(yīng)的k值kbj+max和sbj-(k)的峰值sbj-max對(duì)應(yīng)的k值kbj-+max；sbj+(k)、sbj-(k)依次為sbj(n)按正斜率段和負(fù)斜率段拆分并經(jīng)傅里葉變化后的2個(gè)序列；

解算距離r和速度v：

r＝(kbj+max+kbj-+max)fstc/(2^m+4bs)(1)

v＝(kbj+max-kbj-+max)fsc/(2^m+2fj)(2)

上述公式中，c為光速，t為調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻周期；bs為波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的調(diào)頻信號(hào)的帶寬；fs為接收部分將接收的信號(hào)處理成數(shù)字信號(hào)的采樣率；fj為第j路發(fā)射信號(hào)的頻率。

s463：拆分前的n路信號(hào)均無效，本次調(diào)頻的數(shù)字信號(hào)處理結(jié)束。

【實(shí)施例2】

本實(shí)施例中提供一種n取值為3的微波測量裝置。如圖1所示，微波測量裝置包括信號(hào)發(fā)射部分、信號(hào)接收部分、數(shù)字信號(hào)處理器和控制器。

信號(hào)發(fā)射部分的主要作用就是產(chǎn)生3路發(fā)射信號(hào)，并將3路發(fā)射信號(hào)功率合成為一路信號(hào)后發(fā)射。信號(hào)發(fā)射部分包括：波形產(chǎn)生器、頻率綜合器、混頻器a1、混頻器a2、混頻器a3、帶通濾波器a1、帶通濾波器a2、帶通濾波器a3、功率放大器a1、功率放大器a2、功率放大器a3、定向耦合器a1、定向耦合器a2、定向耦合器a3、功率合成器和第一天線，其中第一天線的極化方式為x極化，本實(shí)施例中，x極化為水平極化。

帶通濾波器a1、功率放大器a1和定向耦合器a1構(gòu)成第一個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元；帶通濾波器a2、功率放大器a2和定向耦合器a2構(gòu)成第二個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元；帶通濾波器a3、功率放大器a3和定向耦合器a3構(gòu)成第三個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元。

波形產(chǎn)生器耦接至控制器，產(chǎn)生3路相同的調(diào)頻信號(hào)s0(t)，本實(shí)施例中調(diào)頻信號(hào)為對(duì)稱三角波調(diào)制的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，其帶寬為bs，調(diào)頻周期為t，中心頻率為f0，其輸出分為3路，第一路耦接至混頻器a1、第二路耦接至混頻器a2、第三路耦接至混頻器a3。頻率綜合器耦接至控制器以及混頻器a1、混頻器a2、混頻器a3，產(chǎn)生3路不同頻率的本振信號(hào)s11(t)、s12(t)和s13(t)，s11(t)、s12(t)和s13(t)的頻率依次為f10、f20、f30，依次輸出給混頻器a1、混頻器a2、混頻器a3，混頻器a1將調(diào)頻信號(hào)s0(t)與本振信號(hào)s11(t)混頻形成頻率為f1的發(fā)射信號(hào)s21(t)輸出給帶通濾波器a1，f1＝f0+f10；混頻器a2將調(diào)頻信號(hào)s0(t)與本振信號(hào)s12(t)混頻形成頻率為f2的發(fā)射信號(hào)s22(t)輸出給帶通濾波器a2，f2＝f0+f20；混頻器a3將調(diào)頻信號(hào)s0(t)與本振信號(hào)s13(t)混頻形成頻率為f3的發(fā)射信號(hào)s23(t)輸出給帶通濾波器a3，f3＝f0+f30。選擇f10、f20和f30，使得f10<f20<f30，且使得f1與f2的間隔不小于f1的20％即f2-f1≧0.2*f1，f2與f3的間隔不小于f2的20％即f3-f2≧0.2*f2；其中，頻率綜合器產(chǎn)生的本振信號(hào)s11(t)、s12(t)和s13(t)為3路正弦信號(hào)。

第一路發(fā)射信號(hào)s21(t)依次經(jīng)過帶通濾波器a1濾波、功率放大器a1放大、定向耦合器a1耦合后輸出給功率合成器和接收部分；第二路發(fā)射信號(hào)s22(t)依次經(jīng)過帶通濾波器a2濾波、功率放大器a2放大、定向耦合器a2耦合后輸出給功率合成器和接收部分；第三路發(fā)射信號(hào)s23(t)依次經(jīng)過帶通濾波器a3濾波、功率放大器a3放大、定向耦合器a3耦合后輸出給功率合成器和接收部分；功率合成器的輸入端與定向耦合器a1、定向耦合器a2和定向耦合器a3耦接，輸出耦接至第一天線，將定向耦合器a1、定向耦合器a2和定向耦合器a3輸出的3路發(fā)射信號(hào)合成為一路射頻信號(hào)后由第一天線發(fā)射。

信號(hào)接收部分主要用于通過第二天線接收位于測量目標(biāo)上的從裝置轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號(hào)，并將接收的射頻信號(hào)分為3路后分別進(jìn)行處理，處理后的3路信號(hào)發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器，具體地，信號(hào)接收部分包括第二天線、低噪聲放大器e、功分器、混頻器b1、混頻器b2、混頻器b3、低通濾波器b1、低通濾波器b2、低通濾波器b3、放大器b1、放大器b2、放大器b3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3。其中，第二天線的極化方式為y極化，本實(shí)施例中y極化采用垂直極化，y極化與x極化正交。濾波器b1、放大器b1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1構(gòu)成第一路接收信號(hào)預(yù)處理單元；低通濾波器b2、放大器b2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2構(gòu)成第二路接收信號(hào)預(yù)處理單元；低通濾波器b3、放大器b3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3構(gòu)成第三路接收信號(hào)預(yù)處理單元。

第二天線耦接至低噪聲放大器e；低噪聲放大器e耦接至功分器；功分器的輸出端耦接至混頻器b1、混頻器b2和混頻器b2；混頻器b1的輸入端還與定向耦合器a1的輸出端耦合；混頻器b2的輸入端還與定向耦合器a2的輸出端耦合；混頻器b3的輸入端還與定向耦合器a3的輸出端耦合；

混頻器b1輸出耦接至低通濾波器b1；混頻器b2輸出耦接至低通濾波器b2；混頻器b3輸出耦接至低通濾波器b3。低通濾波器b1輸出耦接至放大器b1；低通濾波器b2輸出耦接至放大器b2；低通濾波器b3輸出耦接至放大器b3。放大器b1耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1；放大器b2耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2；放大器b3耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3；模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3均耦接至數(shù)字信號(hào)處理器。其工作原理是：第二天線接收從裝置轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號(hào)，接收到的射頻信號(hào)先經(jīng)低噪聲放大器e放大，再經(jīng)功分器分為3路s31(t)、s32(t)和s33(t)分別輸出給混頻器b1、混頻器b2和混頻器b3；定向耦合器a1、a2、a3還為混頻器b1、混頻器b2和混頻器b3各接入一路發(fā)射信號(hào)，即定向耦合器a1、定向耦合器a2和定向耦合器a3的另一路輸出信號(hào)分別作為混頻器b1、混頻器b2和混頻器b3的本振信號(hào)，這些本振信號(hào)一對(duì)一地與功分器輸出的3路信號(hào)與進(jìn)行自差拍混頻，將接收的射頻信號(hào)(以下稱接收信號(hào))分別差拍至基帶，即功分器輸出的3路信號(hào)分別在混頻器b1、混頻器b2和混頻器b3與對(duì)應(yīng)的發(fā)射信號(hào)混頻；混頻器b1輸出的信號(hào)依次經(jīng)低通濾波器b1濾波、放大器b1放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1轉(zhuǎn)換為第一路數(shù)字信號(hào)后輸出給數(shù)字信號(hào)處理器；混頻器b2輸出的信號(hào)依次經(jīng)低通濾波器b2濾波、放大器b2放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2轉(zhuǎn)換為第二路數(shù)字信號(hào)后輸出給數(shù)字信號(hào)處理器；混頻器b3輸出的信號(hào)依次經(jīng)低通濾波器b3濾波、放大器b3放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3轉(zhuǎn)換為第三路數(shù)字信號(hào)后輸出給數(shù)字信號(hào)處理器。

數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)接收部分處理后的接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理后解算得到測量目標(biāo)的距離和/或速度信息。

數(shù)字信號(hào)處理器、信號(hào)發(fā)射部分的波形產(chǎn)生器與頻率綜合器分別耦接至控制器；控制器為整個(gè)收發(fā)系統(tǒng)提供時(shí)鐘并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，尤其是實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射部分和信號(hào)接收部分進(jìn)行控制。

本實(shí)施例中，微波測量裝置一般與一個(gè)收發(fā)天線極化正交的同頻轉(zhuǎn)發(fā)器配合使用，可應(yīng)用于電梯井、礦井中、交通隧道中等封閉電磁傳播環(huán)境中，測量目標(biāo)(即載體)可以為電梯轎廂、機(jī)車頭等，同頻轉(zhuǎn)發(fā)器位于測量目標(biāo)上。測量裝置的收發(fā)天線采用正交的極化特性，第二天線對(duì)第一天線所引入的雜波多徑信號(hào)有較強(qiáng)的抑制效果，因此微波測量裝置與同頻轉(zhuǎn)發(fā)器構(gòu)成的系統(tǒng)對(duì)電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境有良好的雜波多徑抑制性能；測量裝置的發(fā)射信號(hào)為3路載波分別為f1、f2和f3的信號(hào)的疊加，其中3路發(fā)射信號(hào)的頻率間具有較大的頻率間隔，相鄰兩路信號(hào)的間隔不小于較小頻率的20％。在電梯井、礦井、交通隧道等封閉電磁傳播環(huán)境中，對(duì)于主裝置發(fā)射到從裝置的過程，當(dāng)其中一路載波的線性調(diào)頻信號(hào)受多徑效應(yīng)影響較大時(shí)，另兩路載波的線性調(diào)頻信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較??；同樣，對(duì)于從裝置轉(zhuǎn)發(fā)到主裝置的過程，在剩余的兩路信號(hào)中，當(dāng)其中一路載波的線性調(diào)頻信號(hào)受多徑效應(yīng)影響較大時(shí)，另一路載波的線性調(diào)頻信號(hào)則受多徑效應(yīng)影響較小。這樣就能保障在測量信號(hào)往返傳播的過程中至少有一路信號(hào)受多徑效應(yīng)的影響不大，可以被有效地接收，因而系統(tǒng)具有良好的抗發(fā)射多徑的性能。微波測量裝置采用了三角波調(diào)制的線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，能夠通過調(diào)頻帶寬的選擇獲得良好的距離分辨力，從而可以有效地分辨出轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)和多次多徑信號(hào)，使得系統(tǒng)具有良好的抗多次多徑的性能。

【實(shí)施例3】

本實(shí)施例提供一種微波測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主裝置和從裝置，本實(shí)施例中的主裝置采用實(shí)施例2中的微波測量裝置，從裝置采用一個(gè)同頻轉(zhuǎn)發(fā)器，本實(shí)施例中使用的同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從裝置包括第三天線、第四天線、低噪聲放大器c、帶通濾波器c以及功率放大器c。其中，第三天線與第一天線的極化方式一致，為x極化；其中第四天線的極化方式與第二天線相同，為y極化，第三天線與第四天線的極化正交；第一天線與第二天線的波束指向相同；第三天線與第四天線的波束指向相同，并且與第一天線和第二天線的指向相對(duì)。

本實(shí)施例中，從裝置通過第三天線接收主裝置的發(fā)射信號(hào)，該發(fā)射信號(hào)合成前的3路信號(hào)的帶寬均為bs，并將該發(fā)射信號(hào)通過第四天線進(jìn)行同頻轉(zhuǎn)發(fā)，具體地：第三天線耦接至低噪聲放大器c；低噪聲放大器c耦接至帶通濾波器c，帶通濾波器c的中心頻率為(f1+f3)/2、帶寬為f3-f1+bs；帶通濾波器c耦接至功率放大器c，功率放大器c耦接至第四天線，第四天線為發(fā)射天線。從裝置通過第三天線接收由第一天線發(fā)射的射頻信號(hào)，經(jīng)低噪聲放大器c和帶通濾波器c和功率放大器c濾波、放大后，再由第四天線轉(zhuǎn)發(fā)。從第三天線到第四天線間的信號(hào)增益應(yīng)小于第三天線與第四天線間的收發(fā)隔離度，以防止從裝置自激。上述從第三天線到第四天線間的信號(hào)增益大小通過控制低噪聲放大器c和功率放大器c的增益實(shí)現(xiàn)，即兩放大器db增益之和要小于第三天線和第四天線的收發(fā)隔離度的db值。

本實(shí)施例中微波測量系統(tǒng)的具體信號(hào)流程如下：

控制器控制主裝置的波形產(chǎn)生器產(chǎn)生3路相同的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)s0(t)，其帶寬為bs，調(diào)頻周期為t，中心頻率為f0；頻率綜合器產(chǎn)生頻率為f10、頻率為f20和頻率為f30的3路本振信號(hào)，分別與調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)s0(t)混頻，得到3路頻譜被搬移至中心頻率為f1、f2和f3的3路射頻信號(hào)s21(t)、s22(t)和s23(t)。3路發(fā)射信號(hào)分別經(jīng)濾波、功率放大、耦合處理后發(fā)送給功率合成器，功率合成器將經(jīng)功率放大的發(fā)射信號(hào)s21(t)、s22(t)和s23(t)合成一路射頻信號(hào)st(t)并由第一天線以x極化輸出。

從裝置的第三天線采用x極化，以接收由主裝置第一天線發(fā)射并經(jīng)多徑信道傳播后的射頻信號(hào)，從裝置將接收的信號(hào)經(jīng)放大、濾波后，由第四天線以y極化轉(zhuǎn)發(fā)。由于第四天線和第三天線的極化正交，因此從裝置的收發(fā)隔離度比天線同極化時(shí)更高，在從裝置不自激的條件下可以使得第四天線輸出的信號(hào)功率更大，從而使得系統(tǒng)的測量距離更遠(yuǎn)。

主裝置的第二天線采用y極化，以接收由從裝置第四天線發(fā)射并經(jīng)多徑信道傳播后的射頻信號(hào)。由于由第一天線所引起的環(huán)境雜波多徑信號(hào)的極化主要呈現(xiàn)為與主裝置發(fā)射信號(hào)極化相同的x極化，因此經(jīng)過采用y極化的第二天線后能夠得到很大的抑制，從而使得系統(tǒng)主裝置部分也具備很強(qiáng)的抗雜波多徑的能力。主裝置所接收的信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器e放大后由功分器分為3路。3路信號(hào)分別與定向耦合器a1另一路輸出信號(hào)s21(t)、定向耦合器a2的另一路輸出信號(hào)s22(t)、定向耦合器a3的另一路輸出信號(hào)s23(t)作自差拍混頻以獲得3路含有從裝置距離與速度信息的基帶信號(hào)sb1(t)、sb2(t)和sb3(t)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3將經(jīng)過濾波、放大的模擬信號(hào)sb1(t)、sb2(t)和sb3(t)按采樣率fs采樣后得到數(shù)字基帶信號(hào)sb1(n)、sb2(n)和sb3(n)輸出至數(shù)字信號(hào)處理器。

數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)信號(hào)sb1(n)、sb2(n)和sb3(n)進(jìn)行處理以解算出從裝置的距離與速度信息，并將解算出的距離與速度信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的輸出。在適當(dāng)選取中心頻率f1、f2與f3的情況下，系統(tǒng)能保證在多徑傳播信道中，至少有一路信號(hào)不完全受多徑效應(yīng)影響而無法接收。

采用本實(shí)施例中的微波測量方法包括以下步驟：

s1、主裝置產(chǎn)生3路發(fā)射信號(hào)，并將3路發(fā)射信號(hào)功率合成為一路信號(hào)后發(fā)射以及將所述3路發(fā)射信號(hào)發(fā)送給接收部分；相鄰兩路發(fā)射信號(hào)的頻率間隔不小于該兩路信號(hào)中頻率值較小的發(fā)射信號(hào)的頻率的20％；

s2、從裝置接收發(fā)射信號(hào)，并對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行同頻轉(zhuǎn)發(fā)；

s3、主裝置的接收部分接收從裝置轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號(hào)還將接收的射頻信號(hào)分成3路，3路信號(hào)各與一路發(fā)射信號(hào)混頻，混頻后的信號(hào)各自進(jìn)行低通濾波、放大并轉(zhuǎn)換成初始數(shù)字信號(hào)sb1(n)、sb2(n)、sb3(n)并發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器；

s4、主裝置的數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)接收部分處理后的信號(hào)計(jì)算測量目標(biāo)的距離和/或速度。步驟s4即為數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)處理方法。

如圖5所示，步驟s4具體包括以下步驟：

s41：將3路數(shù)字信號(hào)sb1(n)、sb2(n)和sb3(n)分別按正斜率段和負(fù)斜率段拆分，并通過補(bǔ)零使其數(shù)據(jù)長度從tfs/2增加為2^m，得到6路數(shù)字信號(hào)為sb1+(n)、sb1-(n)、sb2+(n)、sb2-(n)、sb3+(n)和sb3-(n)；sb1+(n)、sb1-(n)為sb1(n)按正斜率段和負(fù)斜率段拆分并補(bǔ)零后的數(shù)字信號(hào)，以此類推。m為使得2^m等于或大于數(shù)據(jù)長度的正整數(shù)；原始的數(shù)據(jù)長度為信號(hào)掃頻周期與采樣率之積，即：tfs/2。

s42：對(duì)sb1+(n)、sb1-(n)、sb2+(n)、sb2-(n)、sb3+(n)和sb3-(n)作長度為2^m點(diǎn)的快速傅里葉變換，得到對(duì)應(yīng)的序列sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、sb3+(k)和sb3-(k)，并計(jì)算出六個(gè)序列對(duì)應(yīng)的峰值sb1+max、sb1-max、sb2+max、sb2-max、sb3+max和sb3-max；

s43：對(duì)sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、sb3+(k)和sb3-(k)分別進(jìn)行cfar處理；

s44：判決6路信號(hào)sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、sb3+(k)和sb3-(k)是否有效；對(duì)于每一路信號(hào)，如果判決為有效，則該路信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位置1，判決為無效，則該路信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位置0，sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、sb3+(k)和sb3-(k)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位分別為fb1+、fb1-、fb2+、fb2-、fb3+和fb3-；

s45：將信號(hào)sb1+(k)對(duì)應(yīng)的fb1+與信號(hào)sb1-(k)對(duì)應(yīng)的fb1-進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到信號(hào)sb1(n)對(duì)應(yīng)的有效標(biāo)志位fb1；

將信號(hào)sb2+(k)對(duì)應(yīng)的fb2+與信號(hào)sb2-(k)對(duì)應(yīng)的fb2-進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到信號(hào)sb2(n)對(duì)應(yīng)的有效標(biāo)志位fb2；

將信號(hào)sb3+(k)對(duì)應(yīng)的fb3+與信號(hào)sb3-(k)對(duì)應(yīng)的fb3-進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到信號(hào)sb3(n)對(duì)應(yīng)的有效標(biāo)志位fb3；

將fb1、fb2與fb3進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，得到拆分前的3路接收信號(hào)的總標(biāo)志位fb；fb為1時(shí)表示拆分前的3路接收信號(hào)均有效；

s46：計(jì)算測量目標(biāo)的距離和速度，具體包括以下步驟：

s461：判斷fb是否為1，是則跳轉(zhuǎn)到步驟s462，否則跳轉(zhuǎn)到步驟s463；

s462：選出有效標(biāo)志位為1的初始數(shù)字信號(hào)，并比較這些有效初始數(shù)字信號(hào)經(jīng)拆分、變換后的各路信號(hào)的峰值選取峰值最大一路信號(hào)來解算距離和速度。以sb1+max最大為例，則選取序列sb1+(k)、sb1-(k)來解算距離和速度，首先求出sb1+(k)、sb1-(k)的峰值對(duì)應(yīng)的k值kb1+max和kb1-+max，然后計(jì)算出被測點(diǎn)的距離r和速度v，計(jì)算公式如下：

r＝(kb1+max+kb1-+max)fstc/(2^m+4bs)(1)

v＝(kb1+max-kb1-+max)fsc/(2^m+2f1)(2)

上述公式中，c為光速，t為調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻周期；bs為波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的調(diào)頻信號(hào)的帶寬；fs為接收部分模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3的采樣率，也即接收部分將接收的信號(hào)處理成數(shù)字信號(hào)的采樣率；f1為第一路信號(hào)的頻率；

s463：拆分前的3路信號(hào)均無效，本次調(diào)頻的數(shù)字信號(hào)處理結(jié)束。

以下代入具體數(shù)值對(duì)測量系統(tǒng)和測量方法進(jìn)行進(jìn)一步說明：

如圖1，主裝置的信號(hào)發(fā)射部分，首先由波形發(fā)生器在控制器的控制下產(chǎn)生對(duì)稱三角波調(diào)制的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，三角波信號(hào)的周期為t＝10ms，調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的帶寬bs＝200mhz，中心頻率f0為800mhz；頻率綜合器由控制器預(yù)先設(shè)定參數(shù)，產(chǎn)生3路頻率為f10、f20和f30的本振信號(hào)。在本實(shí)施例中f1取8ghz，f2取10ghz，f3取12ghz，相應(yīng)地f10取7.2ghz，f20取9.2ghz，f20取11.2ghz。混頻器a、混頻器a2和混頻器a3分別將單頻本振信號(hào)與對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)混頻，將由波形發(fā)生器產(chǎn)生的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的頻譜搬移到不同的3個(gè)中心頻率上去，最終再由功率合成器將3路信號(hào)合成為一路信號(hào)并由第一天線發(fā)射。

如圖2，從裝置的接收天線，即第三天線接收到由第一天線發(fā)射的測距信號(hào)后，經(jīng)低噪聲放大器c放大，帶通濾波器c濾波，由功率放大器c將信號(hào)再次放大后由第四天線將接收信號(hào)進(jìn)行同頻轉(zhuǎn)發(fā)。由于第四天線與第三天線的極化方式正交，因此從裝置部分具有良好的收發(fā)隔離度，相互間干擾小，系統(tǒng)位移測量的距離遠(yuǎn)。本實(shí)施例中第三天線和第四天線的收發(fā)隔離度為40db，從第三天線到第四天線間的信號(hào)增益控制為30db，以有效地防止從裝置自激。

圖1中第二天線為信號(hào)接收天線，其接收到第四天線的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器e放大后由功分器分為3路，分別與定向耦合器a1、定向耦合器a2和定向耦合器a3耦合過來的發(fā)射信號(hào)通過混頻器b1、混頻器b2和混頻器b3作自差拍混頻，3路作自差拍混頻后的信號(hào)由低通濾波器b1、低通濾波器b2和低通濾波器b3按截止頻率10khz濾波后，得到含有從裝置的距離與運(yùn)動(dòng)速度信息的低頻信號(hào)。3路信號(hào)分別由模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3按fs＝40khz的頻率采樣后得到的信號(hào)sb1(n)、sb2(n)和sb3(n)，每路信號(hào)正斜率段和斜率段的總數(shù)據(jù)長度為tfs＝400，由數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)處理、判決以及距離和/或速度的解算，其中傅里葉變換的點(diǎn)數(shù)取為2⁸＝256，即m的取值為8，大于正斜率段數(shù)據(jù)的實(shí)際長度200。由于第二天線與第一天線的極化方式正交，因此主裝置部分也具有良好的隔離度，相互間干擾小，抗雜波多徑能力強(qiáng)。

本發(fā)明可用于多徑效應(yīng)嚴(yán)重的封閉電磁傳播環(huán)境中，如電梯井中對(duì)于電梯轎廂位置和速度的測量、礦井中對(duì)于礦車位置和速度的測量、交通隧道中車輛位置和速度的測量等。本實(shí)施例中就本發(fā)明的一種使用場景：電梯井中對(duì)于電梯位置的測量進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。

電梯井是狹小的封閉環(huán)境，多徑效應(yīng)嚴(yán)重，現(xiàn)有的微波測量裝置受嚴(yán)重的多徑效應(yīng)和環(huán)境雜波的干擾無法正常測得電梯的運(yùn)動(dòng)信息，不能有效地對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行獲取，所以現(xiàn)有的電梯控制系統(tǒng)中電梯位置一般都采取在每一層安裝平層感應(yīng)器的方式獲得。在對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量時(shí)，本系統(tǒng)的主裝置被固定在了電梯井的最高處，從裝置放置在電梯廂外部的正上方，安裝場景示意圖如圖3所示，主裝置的發(fā)射天線采用水平極化，表示為t(h)，接收天線采用垂直極化，表示為r(v)(圖3中括號(hào)內(nèi)字母表示極化方式，h代表水平極化，v代表垂直極化)，相應(yīng)地，從裝置的接收天線采用水平極化，表示為r(h)，發(fā)射天線采用垂直極化，表示為t(v)。主裝置發(fā)射信號(hào)直接到達(dá)從裝置的路徑表示為l1(h)，從裝置轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)直接到達(dá)主裝置的路徑表示為l2(v)；主裝置發(fā)射信號(hào)經(jīng)過井壁一次反射到達(dá)從裝置的路徑表示為l3(h)，從裝置轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)經(jīng)過井壁一次反射到達(dá)主裝置的路徑表示為l4(v)，經(jīng)過井壁兩次反射到達(dá)主裝置的路徑表示為l7(v)；主裝置發(fā)射信號(hào)到達(dá)電梯轎廂后散射信號(hào)直接到達(dá)從裝置的路徑表示為l5(h)，經(jīng)過井壁一次反射到達(dá)主裝置的路徑表示為l6(h)。由于主裝置發(fā)射天線為水平極化，因此發(fā)射信號(hào)電梯轎廂散射后直達(dá)的雜波多徑信號(hào)l5(h)和經(jīng)井壁反射后到達(dá)的雜波多徑信號(hào)l6(h)呈現(xiàn)為水平極化，能夠被垂直極化的主裝置接收天線很好地抑制。信號(hào)由主裝置發(fā)射到從裝置的過程中，同頻率的直達(dá)信號(hào)l1(h)和反射多徑信號(hào)l3(h)間會(huì)形成干涉；同樣，信號(hào)由從裝置發(fā)射到主裝置的過程中，同頻率的直達(dá)信號(hào)l2(v)和反射多徑信號(hào)l4(v)間也會(huì)形成干涉，因此系統(tǒng)必須采用不同頻率的信號(hào)來解決這一問題。對(duì)于多次多徑信號(hào)，如圖3中經(jīng)過兩次反射的信號(hào)路徑l7(v)，由于信號(hào)傳播橫跨了電梯井，因此比直達(dá)信號(hào)l2(v)在距離相差較大，系統(tǒng)采用調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)獲得的距離分辨力能夠有效地將兩者區(qū)別開來，因此對(duì)系統(tǒng)的測量性能沒有影響。

在本實(shí)施例中采用對(duì)稱三角波調(diào)制的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)s0。常見的電力驅(qū)動(dòng)電梯橋廂運(yùn)行速度一般為0.5至6米/秒，為保證距離與速度分辨力，三角波信號(hào)的周期為t＝10ms，調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的帶寬bs＝200mhz，中心頻率f0為800mhz；頻率綜合器由控制器預(yù)先設(shè)定參數(shù)，產(chǎn)生3路頻率分別為f10＝7.2ghz、f20＝9.2ghz與f30＝11.2ghz的單頻信號(hào)s11(t)、s12(t)與s13(t)，混頻器a1、混頻器a2與混頻器a3分別將單頻信號(hào)s11(t)、s12(t)、s13(t)與調(diào)頻信號(hào)s0(t)混頻，再經(jīng)濾波、放大后得到3路中心頻率分別為f1＝8ghz、f2＝10ghz與f3＝12ghz的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)s21(t)、s22(t)與s23(t)。信號(hào)s21(t)、s22(t)與s23(t)由功率合成器合成為一路射頻信號(hào)st(t)，信號(hào)經(jīng)第一天線發(fā)射。該信號(hào)在封閉的電梯井中傳播時(shí)，將通過電梯井壁產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)多徑，如圖3中的l1(h)和l3(h)，兩者間將形成干涉，不同頻率的信號(hào)干涉效果如圖4所示。假定電梯在某個(gè)位置時(shí)，l1(h)和l3(h)間的傳播距離差δl為頻率f2的信號(hào)對(duì)應(yīng)的波長λ2的一半，即δl＝sl3(h)-sl1(h)＝λ2/2時(shí)，sl3(h)為信號(hào)l3(h)的傳播距離，sl1(h)為信號(hào)l1(h)的傳播距離，按全反射計(jì)算，即兩路徑信號(hào)的強(qiáng)度相同，記為a，則對(duì)于頻率f2＝10ghz，兩路徑信號(hào)間形成的相位差為δφ1＝2πδl/λ2＝π，如圖4中的信號(hào)l1(f2)和信號(hào)l3(f2)，兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度相同，相位相反，相互抵消，此時(shí)從裝置接收到的合成信號(hào)的強(qiáng)度sr(f2)＝0，信號(hào)完全衰落，無法被從裝置有效地接收；但對(duì)于頻率f1，兩路徑信號(hào)為l1(f1)和l3(f1)，如圖4，由于其頻率f1＝8ghz，兩路徑信號(hào)間的相位差為δφ2＝2πδl/λ1＝πλ2/λ1＝0.8π，λ1為頻率f1信號(hào)對(duì)應(yīng)的波長；此時(shí)從裝置接收到的合成信號(hào)的強(qiáng)度sr(f1)＝0.6a，雖然有一定的衰落，但還能被從裝置有效地接收。同理，對(duì)于頻率f3，兩路徑信號(hào)為l1(f3)和l3(f3)，如圖4，由于其頻率f3＝12ghz，兩路徑信號(hào)間的相位差為δφ＝2πδl/λ3＝πλ2/λ3＝1.2π，λ1為頻率f1信號(hào)對(duì)應(yīng)的波長；此時(shí)從裝置接收到的合成信號(hào)的強(qiáng)度sr(f3)＝0.6a，雖然有一定的衰落，但也能被從裝置有效地接收。由此可見，系統(tǒng)主裝置采用3路載波頻率間隔較大的信號(hào)，就能夠保證從裝置在極端條件下至少能夠有效地接收到兩路信號(hào)，所接收信號(hào)強(qiáng)度為直達(dá)信號(hào)強(qiáng)度的60％。f1、f3與f2間的頻率間隔越大，所接收的信號(hào)的強(qiáng)度越大，但與此同時(shí)系統(tǒng)工作的總帶寬越大，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本越高。同樣，在從裝置轉(zhuǎn)發(fā)過程中，由于至少有兩路信號(hào)被有效地轉(zhuǎn)發(fā)，因此主裝置至少能夠有效地接收一路信號(hào)，從而保障系統(tǒng)能夠有效地解算出被測目標(biāo)的距離和速度。

從裝置的第三天線接收由主裝置第一天線發(fā)射并在電梯井中傳播后的射頻信號(hào)，從裝置將接收的信號(hào)經(jīng)放大濾波后，由第四天線轉(zhuǎn)發(fā)。

主裝置的第二天線接收由從裝置第四天線發(fā)射并在電梯井中傳播的射頻信號(hào)，信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器e放大后由功分器分為3路。分成的3路信號(hào)分別與定向耦合器a1、定向耦合器a2與定向耦合器a3耦接的信號(hào)s21(t)、s22(t)與s23(t)經(jīng)混頻器b1、混頻器b1和混頻器b3作自差拍混頻獲得3路含有從裝置距離與速度信息的基帶信號(hào)s31(t)、s32(t)與s33(t)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2與模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3將經(jīng)過濾波、放大的模擬信號(hào)s31(t)、s32(t)與s33(t)按4khz采樣后得到數(shù)字中頻信號(hào)sb1(n)、sb2(n)與sb3(n)輸出至數(shù)字信號(hào)處理器。

數(shù)字信號(hào)處理器可解算從裝置的距離與速度，也即是電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

【實(shí)施例4】

本實(shí)施例提供一種采用2路發(fā)射信號(hào)的微波測量裝置和系統(tǒng)。

本實(shí)施例的微波測量裝置與實(shí)施例2的區(qū)別在于：

(1)本實(shí)施例的微波測量裝置比實(shí)施例2中的微波測量裝置少一個(gè)混頻器a、一個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元、一個(gè)混頻器b和一個(gè)接收信號(hào)預(yù)處理單元；具體的，本實(shí)施例的微波測量裝置包括數(shù)字信號(hào)處理器、控制器、波形產(chǎn)生器、頻率綜合器、混頻器a1、混頻器a2、帶通濾波器a1、帶通濾波器a2、功率放大器a1、功率放大器a2、定向耦合器a1、定向耦合器a2、功率合成器、第一天線、第二天線、低噪聲放大器e、功分器、混頻器b1、混頻器b2、低通濾波器b1、低通濾波器b2、放大器b1、放大器b2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1和模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2，這些器件的連接方式同實(shí)施例2。

(2)波形產(chǎn)生器產(chǎn)生2路相同的調(diào)頻信號(hào)分別輸出給2個(gè)混頻器a，頻率綜合器產(chǎn)生2路不同頻率的本振信號(hào)分別輸出給2個(gè)混頻器a；功率合成器將2個(gè)發(fā)送信號(hào)預(yù)處理單元輸出的2路發(fā)射信號(hào)合成為一路射頻信號(hào)后通過第一天線發(fā)射以及將2路發(fā)射信號(hào)一一對(duì)應(yīng)發(fā)送給混頻器b1、混頻器b2；

(3)第二天線接收到的射頻信號(hào)先經(jīng)低噪聲放大器e放大后經(jīng)功分器分為2路s31(t)、s32(t)分別輸出給混頻器b1、混頻器b2；數(shù)字信號(hào)處理器接入兩路數(shù)字信號(hào)。

微波測量系統(tǒng)包括主裝置和從裝置，主裝置采用本實(shí)施例中的微波測量裝置，從裝置結(jié)構(gòu)同時(shí)實(shí)施例3，此處不再贅述。

微波測量系統(tǒng)的微波測量方法與實(shí)施例3的區(qū)別僅在于發(fā)射2路信號(hào)、接收2路信號(hào)以及只對(duì)2路數(shù)字信號(hào)sb1(n)和sb2(n)進(jìn)行處理，處理方法完全相同，此處不再贅述。

【實(shí)施例5】

實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)還可以進(jìn)一步采用多于3路的調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行疊加，從而進(jìn)一步增加系統(tǒng)冗余度，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗多徑性能。本實(shí)施例中，提供一種采用多于3路的調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行疊加的系統(tǒng)和方法。

系統(tǒng)包括主裝置和從裝置，從裝置結(jié)構(gòu)同實(shí)施例3。

采用多于3路的調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行疊加時(shí)，主裝置與實(shí)施例2和實(shí)施例3的不同在于：

(1)發(fā)射部分：頻率綜合器相應(yīng)地產(chǎn)生n路本振信號(hào)；波形產(chǎn)生器產(chǎn)生n路相同的調(diào)頻信號(hào)；發(fā)射部分的混頻器a的個(gè)數(shù)為n個(gè)；從而混合出n路發(fā)射信號(hào)；發(fā)射信號(hào)預(yù)處理單元個(gè)數(shù)增加至n個(gè)，以使每路發(fā)射信號(hào)經(jīng)一個(gè)發(fā)射信號(hào)處理單元處理；功率合成器將n路發(fā)射信號(hào)合并然后交予第一天線發(fā)射。n為大于3的整數(shù)。

(2)接收部分：功分器將接收的信號(hào)分為n路，接收信號(hào)預(yù)處理單元個(gè)數(shù)增加至n個(gè)，以使功分器輸出的每路信號(hào)經(jīng)一個(gè)接收信號(hào)處理單元處理成數(shù)字信號(hào)后發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器。

(3)在數(shù)字信號(hào)處理器的處理方法上：

s41、n路初始數(shù)字信號(hào)sb1(n)、sb2(n)、sb3(n)、…、sbn(n)別按正斜率段和負(fù)斜率段拆分，并通過補(bǔ)零使其數(shù)據(jù)長度增加為2^m，得到2n路數(shù)字信號(hào)為sb1+(n)、sb1-(n)、sb2+(n)、sb2-(n)、sb3+(n)、sb3-(n)、…、sbn+(n)、sbn-(n)；

s42：對(duì)步驟s41中得到的2n路數(shù)字信號(hào)作長度為2^m點(diǎn)的快速傅里葉變換，得到序列sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、sb3+(k)、sb3-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)，并計(jì)算出2n個(gè)序列的峰值sb1+max、sb1-max、sb2+max、sb2-max、…、sbn+max和sbn-max；；

s43：對(duì)sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、sb3+(k)、sb3-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)分別進(jìn)行cfar處理；

s44：判決2n路信號(hào)sb1+(k)、sb1-(k)、sb2+(k)、sb2-(k)、sb3+(k)、sb3-(k)、…、sbn+(k)、sbn-(k)是否有效；對(duì)于每一路信號(hào)，如果判決為有效，則該路信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位置1，判決為無效，則該路信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位置0；

s45：將信號(hào)sb1+(k)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位fb1+與信號(hào)sb1-(k)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位fb1+進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到信號(hào)sb1(k)對(duì)應(yīng)的有效標(biāo)志位fb1；

將信號(hào)sb2+(k)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位fb2+與信號(hào)sb2-(k)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位fb2-進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到信號(hào)sb2(k)對(duì)應(yīng)的有效標(biāo)志位fb2；

依次類推，直到得到sbn+(k)、sbn-(k)對(duì)應(yīng)的信號(hào)有效標(biāo)志位fbn；

將fb1、fb2…、fbn進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，得到拆分前的n路接收信號(hào)同時(shí)有效標(biāo)志位fb；

s46：計(jì)算測量目標(biāo)的距離和速度，具體包括以下步驟：

s461：判斷fb是否為1，是則跳轉(zhuǎn)到步驟s462，否則跳轉(zhuǎn)到步驟s463；

s462：選出有效標(biāo)志位為1的初始數(shù)字信號(hào)，并比較這些有效初始數(shù)字信號(hào)經(jīng)拆分、變換后的各路信號(hào)的峰值，選取峰值最大的一路信號(hào)來解算距離和速度。以sbj+max最大，1≦j≦n，即j路正斜率段最大為例，則選取序列sbj+(k)、sbj-(k)來解算距離和速度，首先求出sbj+(k)、sbj-(k)的峰值sbj+max、sbj-max對(duì)應(yīng)的k值kbj+max和kbj-+max，然后計(jì)算出被測點(diǎn)的距離r和速度v，計(jì)算公式如下：

r＝(kbj+max+kbj-+max)fstc/(2^m+4bs)(1)

v＝(kbj+max-kbj-+max)fsc/(2^m+2fj)(2)

上述公式中，c為光速，t為調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻周期；bs為波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的調(diào)頻信號(hào)的帶寬；fs為接收部分模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器b3的采樣率；

s463：拆分前的n路信號(hào)均無效，本次調(diào)頻的數(shù)字信號(hào)處理結(jié)束。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。