基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法
2023-06-03 20:17:31
專利名稱：基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法
技術領域：
本發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：
兩點間距離測量，尤其是高精度距離測量在社會生產和工程實際中具有重要意義。目前，應用比較廣泛的高精度距離測量方法主要有雷射測距、全站儀測距、GPS測量方法等。雷射和全站儀測距具有精度高、測點成本低等優勢，但易受雨霧等環境幹擾而不能全天候工作；而GPS測量方法可以實現多點同時測距，且基本不受環境幹擾、具有全天候工作的優點，但它的測量精度相對較低、單點測量成本高。然而，目前社會生產和工程實際對具有高精度、低成本、不受環境幹擾和全天候等優點的距離測量需求越來越迫切。因此，研究和開發出一種集上述優點的距離測量新方法具有重要的經濟和社會意義！分析發現，採用微波作為測距介質可以實現多點同步的全天候測量，而借鑑雷射和全站儀的高精度測距方法，可以實現高精度、低成本測量，而這正具有上述各方法優勢， 因此，對微波測距在高精度、大範圍等進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確測量兩點之間相對距離的方法，它經由天線發射微波信號，遇到待測目標後，微波被反射回並由接收天線接收，然後通過對發射和反射的信號做一定的信號處理進行求解，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間往返一次產生的相位延遲Φ 而獲得距離D。具體地，由
權利要求
1.基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法，其特徵在於包括以下步驟51:先由測距信號源(3)產生主頻測距信號，該信號通過測距系統後得到主頻測距 /[目號相位差Δ Ci1 ;52:再由測距信號源(3)產生輔頻測距信號f2，該信號通過測距系統後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.根據權利要求I所述的基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法，其特徵在於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先後與參考信號源(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先後經功放(5)、發射天線(6) 發射至無源反射器(I)，並被原路反射回至接收天線(7)，然後經過低噪放(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先送入高精度鑑相器(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後送入高精度鑑相器(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.根據權利要求2所述的基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法，其特徵在於所述主頻測距信號相位差Λ CD1中周期2 π的整數倍數N1與輔頻測距信號f2相位差Λ Φ2中周期2 π的整數倍數N2之差(N1-N2)通過以下公式來確定當 Λ CD1 > Λ Φ2 時，(N1-N2) = O ；當 Λ CD1 < Λ Φ2 時，(N1-N2) = I。
4.根據權利要求3所述的基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法，其特徵在於所述k值由測距範圍Dmax與主頻測距信號4的波長X1關係，即
5.根據權利要求4所述的基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法，其特徵在於所述參考信號源(4)發出的是微波信號&，而主頻測距信號和輔頻測距信號f2為常規的中頻信號。
6.根據權利要求5所述的基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法，其特徵在於所述微波無源反射器採用對微波具有較強反射性能的金屬材質製作而成。
7.根據權利要求6所述的基於載波調製原理的多測尺微波相位測距方法，其特徵在於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
本發明涉及一種微波測距技術，公開了一種基於載波調製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。測距信號源先產生主頻測距信號經混頻、功放後由發射天線發射，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，經過低噪放、帶通濾波、混頻後，鑑相器測出反射和發射信號相位差ΔΦ1；該相位差與所測距離成比例，因而可得距離。該測距範圍受主頻信號波長限制，雖增大波長可擴大測距範圍，但測距精度會降低。為了保證精度並擴大測距範圍，信號源再產生輔頻測距信號測距，得到相位差ΔΦ2，再據ΔΦ1和ΔΦ2求出所測距離。本發明解決了單頻微波測距精度和範圍的矛盾，可實現高精度下的大範圍距離測量。
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 優先權日2012年1月12日
發明者李存龍, 章鵬, 鄭大青, 陳偉民, 雷小華 申請人:重慶大學