专利名称：一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法
技术领域：
本发明涉及一种判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，特别涉及一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，属于调频连续波测距领域。
背景技术：
调频连续波测距的原理是发射信号频率按照某种调制波形变化，发射信号在碰到目标后产生回波，由于回波信号滞后，回波信号频率和发射信号频率之间存在差频，该差频和目标距离之间存在固定关系，准确检测该差频即可准确测距。如果有强信号干扰，干扰信号会混入差频信号，使差频信号的频率估计产生较大误差，继而使测得的距离产生较大偏差。如果能够判断有无强信号干扰，即可知此时测得的距离是否可信，并为后续滤除干扰信号提供必要信息。目前常用于调频连续波测距系统的调制方式主要有线性调频和非线性调频两大类。其中线性调频主要包括锯齿波调频和三角波调频，即发射信号频率按照锯齿波或者三角波规律变化，其差频频率和目标距离有简单的对应关系，方便测距。非线性调制主要是正弦波调制，即发射信号频率按正弦波的规律变化，其差频频率与目标距离之间不是线性关系，测距精度不高，还存在严重的距离模糊。这些现有的调制波形都不能对判断有无强信号干扰提供帮助。
发明内容
本发明要解决的技术问题利用梯形调制波特点，判断梯形调制波调频连续波测距时有无强信号干扰。本发明公开了一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明公开的一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，发射信号频率按照梯形调制波形变化，发射信号在碰到目标后产生滞后的回波，回波信号频率和发射信号频率之间存在差频。所述的梯形调制波形在一个周期内由一个上升段、一个高平坦段、一个下降段和一个低平坦段组成，上一段的终点和下一段的起点相接。上升段为一斜率为正的斜线，下降段为一斜率为负的斜线，两个平坦段是直线，其中上升段、高平坦段和下降段组成一个正立的梯形，下降段、低平坦段和下个周期的上升段组成一个倒立的梯形。所述的梯形调制波形经过数字模拟转换器DAC转换成模拟信号，再经放大器放大，驱动压控振荡器VCO产生调频发射信号，其频率按上述的梯形调制波形变化。梯形调制波形回波信号频率和发射信号频率之间存在差频，梯形调制波形回波信号和发射信号通过混频器得到差频信号，所述的差频信号也是周期性的，所述的一个周期内差频信号区域划分如下，第一规则区对应发射信号调制波形的上升段的时间内差频信号频率是直线且为正值；第一不规则区对应调制波形上升段和高平坦段转折点的时间内，差频信号频率线性下降；第二规则区对应调制波形的高平坦段的时间内差频信号频率是直线且为零；第二不规则区对应调制波形高平坦段和下降段转折点的时间内，差频信号频率线性下降；第三规则区对应调制波形的下降段的时间内差频信号频率是直线且为负值；第三不规则区对应调制波形下降段和低平坦段转折点的时间内，差频信号频率线性上升；第四规则区对应调制波形的低平坦段的时间内差频信号频率是直线且为零；第四不规则区对应调制波形低平坦段和下一周期上升段的转折点的时间内，差频信号频率线性上升。所述的梯形波调制方法对应的差频信号频率在第二规则区和第四规则区为零，在经过后续的滤波器后，第二规则区和第四规则区差频信号能量较小，差频信号能量值近似为零。可以通过检测该时间段内的差频信号能量来判断是否存在强信号干扰。在无强信号干扰情况下，第二规则区内差频信号能量与第一规则区差频信号能量之比小于设定的门限值，第四规则区内差频信号能量与第三规则区差频信号能量之比小于设定的门限值。如果存在强信号干扰，第二规则区内差频信号能量与第一规则区差频信号能量之比明显大于无干扰信号条件下二者的比值，第二规则区内差频信号能量与第一规则区差频信号能量之比大于设定的门限值；第四规则区内差频信号能量与第三规则区差频信号能量之比明显大于无干扰信号条件下二者的比值，第四规则区内差频信号能量与第三规则区差频信号能量之比大于设定的门限值。如果通过判据确定存在强信号干扰，通过滤除所述的强干扰信号可提高系统的抗干扰能力。有益效果1、本发明公开的一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，利用梯形波调制信号特点，判断梯形调制波调频连续波测距时有无强信号干扰的方法。如果能够判断有无强信号干扰，即可知此时测得的距离是否可信，并为后续滤除干扰信号提供必要信息。
图1是目前已有的线性调频方式(以三角波为例)的发射信号、回波信号和差频信号频率示意图；图2是本发明提出的梯形波调制方法的发射信号、回波信号和差频信号频率示意图。其中1 一三角波调制时发射信号频率曲线、2—三角波调制时回波信号频率曲线、3一二角波调制时的频率转折点、4 一二角波调制时差频信号不规则区、5 一二角波调制时差频号频率曲线、6—上升段、7—第一转折点、8 —闻平坦段、9 一第二转折点、10—下降段、
11一低平坦段、12—下一周期的上升段、13—梯形波调制的发射信号频率曲线、14 一梯形波调制的回波信号频率曲线、15—第一规则区、16—第一不规则区、17—第二规则区、18—第二不规则区、19—第三规则区、20—第三不规则区、21—第四规则区、22—第四不规则区、23—下一周期的第一规则区、24—梯形波调制时差频信号频率变化曲线。
具体实施例方式实施例
本发明公开的一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，发射信号频率按照梯形调制波形变化，发射信号在碰到目标后产生滞后的回波，回波信号频率和发射信号频率之间存在差频。如图2所示，所述的梯形调制波形在一个周期内由上升段6、高平坦段8、下降段10和低平坦段11组成，上一段的终点和下一段的起点相接。上升段6为一斜率为正的斜线，下降段10为一斜率为负的斜线，高平坦段8和低平坦段11是直线，其中上升段6、高平坦段8和下降段10组成一个正立的梯形，下降段10、低平坦段11和下个周期的上升段12组成一个倒立的梯形。所述的梯形调制波形经过数字模拟转换器DAC转换成模拟信号，再经放大器放大，驱动压控振荡器VCO产生调频发射信号，其频率按上述的梯形调制波形变化。梯形调制波形回波信号频率和发射信号频率之间存在差频，梯形调制波形回波信号和发射信号通过混频器得到差频信号，所述的差频信号也是周期性的，所述的一个周期内差频信号区域划分如下，如图2所示，第一规则区15对应发射信号调制波形的上升段6的时间内差频信号频率是直线且为正值；第一不规则区16对应调制波形上升段6和高平坦段8转折点的时间内，差频信号频率线性下降；第二规则区17对应调制波形的高平坦段8的时间内差频信号频率是直线且为零；第二不规则区18对应调制波形高平坦段8和下降段10转折点的时间内，差频信号频率线性下降；第三规则区19对应调制波形的下降段10的时间内差频信号频率是直线且为负值；第三不规则区20对应调制波形下降段10和低平坦段11转折点的时间内，差频信号频率线性上升；第四规则区21对应调制波形的低平坦段11的时间内差频信号频率是直线且为零；第四不规则区22对应调制波形低平坦段11和下一周期上升段12的转折点的时间内，差频信号频率线性上升。所述的梯形波调制方法对应的差频信号频率在第二规则区17和第四规则区21为零，在经过后续的滤波器后，第二规则区17和第四规则区21差频信号能量较小，差频信号能量值近似为零。可以通过检测该时间段内的差频信号能量来判断是否存在强信号干扰。在无强信号干扰情况下，第二规则区17内差频信号能量与第一规则区15差频信号能量之比小于设定的门限值，第四规则区21内差频信号能量与第三规则区19差频信号能量之比小于设定的门限值。如果存在强信号干扰，第二规则区17内差频信号能量与第一规则区15差频信号能量之比明显大于无干扰信号条件下二者的比值，第二规则区17内差频信号能量与第一规则区15差频信号能量之比大于设定的门限值；第四规则区21内差频信号能量与第三规则区19差频信号能量之比明显大于无干扰信号条件下二者的比值，第四规则区21内差频信号能量与第三规则区19差频信号能量之比大于设定的门限值。如果能够判断有无强信号干扰，即可知此时测得的距离是否可信，并为后续滤除干扰信号提供必要信息。
权利要求
1.一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，其特征在于具体步骤如下；发射信号频率按照梯形调制波形变化，发射信号在碰到目标后产生滞后的回波，回波信号频率和发射信号频率之间存在差频；所述的梯形调制波形在一个周期内由一个上升段、一个高平坦段、一个下降段和一个低平坦段组成，上一段的终点和下一段的起点相接；上升段为一斜率为正的斜线，下降段为一斜率为负的斜线，两个平坦段是直线，其中上升段、高平坦段和下降段组成一个正立的梯形，下降段、低平坦段和下个周期的上升段组成一个倒立的梯形；梯形调制波形回波信号和发射信号通过混频器得到差频信号，所述的差频信号也是周期性的，所述的一个周期内差频信号区域划分如下，第一规则区对应发射信号调制波形的上升段的时间内差频信号频率是直线且为正值；第一不规则区对应调制波形上升段和高平坦段转折点的时间内，差频信号频率线性下降；第二规则区对应调制波形的高平坦段的时间内差频信号频率是直线且为零；第二不规则区对应调制波形高平坦段和下降段转折点的时间内，差频信号频率线性下降；第三规则区对应调制波形的下降段的时间内差频信号频率是直线且为负值；第三不规则区对应调制波形下降段和低平坦段转折点的时间内，差频信号频率线性上升；第四规则区对应调制波形的低平坦段的时间内差频信号频率是直线且为零；第四不规则区对应调制波形低平坦段和下一周期上升段的转折点的时间内，差频信号频率线性上升；所述的梯形波调制方法对应的差频信号频率在第二规则区和第四规则区为零，在经过后续的滤波器后，第二规则区和第四规则区差频信号能量较小，差频信号能量值近似为零；通过检测该时间段内的差频信号能量来判断是不是存在强信号干扰；在无强信号干扰情况下，第二规则区内差频信号能量与第一规则区差频信号能量之比小于设定的门限值，第四规则区内差频信号能量与第三规则区差频信号能量之比小于设定的门限值；如果存在强信号干扰，第二规则区内差频信号能量与第一规则区差频信号能量之比明显大于无干扰信号条件下二者的比值，第二规则区内差频信号能量与第一规则区差频信号能量之比大于设定的门限值；第四规则区内差频信号能量与第三规则区差频信号能量之比明显大于无干扰信号条件下二者的比值，第四规则区内差频信号能量与第三规则区差频信号能量之比大于设定的门限值。
2.根据权利要求1所述的一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，其特征在于通过判断有无强信号干扰确定此时测得的距离是否可信；如果通过判据确定存在强信号干扰，通过滤除所述的强干扰信号提高系统的抗干扰能力。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，其特征在于所述的梯形调制波形经过数字模拟转换器DAC转换成模拟信号，再经放大器放大，驱动压控振荡器VCO产生调频发射信号，其频率按权利要求1所述的梯形调制波形变化。
4.根据权利要求3所述的一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，其特征在于利用数字处理芯片实现信号处理；所述的数字处理芯片为数字信号处理器DSP、可编程逻辑门阵列FPGA或计算机。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，其特征在于利用数字处理芯片实现信号处理；所述的数字处理芯片为数字信号处理器DSP、可编程逻辑门阵列FPGA或计算机。
全文摘要
本发明公开的一种利用梯形调制波判断调频连续波测距时有无强信号干扰的方法，属于调频连续波测距领域。本发明通过检测差频信号能量来判断是不是存在强信号干扰；在无强信号干扰情况下，第二规则区内差频信号能量与第一规则区差频信号能量之比小于设定的门限值，第四规则区内差频信号能量与第三规则区差频信号能量之比小于设定的门限值；如果存在强信号干扰，第二规则区内差频信号能量与第一规则区差频信号能量之比大于设定的门限值；第四规则区内差频信号能量与第三规则区差频信号能量之比大于设定的门限值。通过判断有无强信号干扰确定此时测得的距离是否可信；如果通过判据确定存在强信号干扰，通过滤除所述的强干扰信号提高系统的抗干扰能力。
文档编号G01S13/34GK102998671SQ201210483010
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者徐立新, 潘曦, 张兆森, 王正浩, 向程勇 申请人:北京理工大学