专利名称：基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法
技术领域：
本发明涉及一种距离测量方法，特别涉及一种高精度微波相位测距的测量方法。
背景技术：
两点间距离测量，尤其是高精度距离测量在社会生产和工程实际中具有重要意义。目前，应用比较广泛的高精度距离测量方法主要有激光测距、全站仪测距、GPS测量方法等。激光和全站仪测距具有精度高、测点成本低等优势，但易受雨雾等环境干扰而不能全天候工作；而GPS测量方法可以实现多点同时测距，且基本不受环境干扰、具有全天候工作的优点，但它的测量精度相对较低、单点测量成本高。然而，目前社会生产和工程实际对具有高精度、低成本、不受环境干扰和全天候等优点的距离测量需求越来越迫切。因此，研究和开发出一种集上述优点的距离测量新方法具有重要的经济和社会意义！分析发现，采用微波作为测距介质可以实现多点同步的全天候测量，而借鉴激光和全站仪的高精度测距方法，可以实现高精度、低成本测量，而这正具有上述各方法优势， 因此，对微波测距在高精度、大范围等进行深入研究很有必要。下面是微波测距的基本原理和背景微波测距是一种非接触式能够准确测量两点之间相对距离的方法，它经由天线发射微波信号，遇到待测目标后，微波被反射回并由接收天线接收，然后通过对发射和反射的信号做一定的信号处理进行求解，得出待测距离。测量方法按测量信号方式的不同可以分为微波时间测距和相位测距，其中微波相位测距更加精确。微波相位测距原理如
图1，它通过测量微波在A、R间往返一次产生的相位延迟Φ 而获得距离D。具体地，由
权利要求
1.基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法，其特征在于包括以下步骤51:先由测距信号源(3)产生主频测距信号，该信号通过测距系统后得到主频测距 /[目号相位差Δ Ci1 ;52:再由测距信号源(3)产生辅频测距信号f2，该信号通过测距系统后得到辅频测距信号相位差Λ Φ2 ;53:通过以下公式计算所测量距离D
2.根据权利要求I所述的基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法，其特征在于所述主频测距相位差Λ O1和辅频测距相位差Λ Φ2分别通过以下方式得到511:所述主频测距信号和辅频测距信号f2先后与参考信号源(4)混频得到主频载波测距信号和辅频载波测距信号f2 ;512:所述主频载波测距信号和辅频载波测距信号f2先后经功放(5)、发射天线(6) 发射至无源反射器(I)，并被原路反射回至接收天线(7)，然后经过低噪放(8)放大、带通滤波1(9)滤除杂波，分别得到主频载波测距延迟信号f' i和辅频载波测距延迟信号f' 2；S13:所述主频载波测距延迟信号f' i和辅频载波测距延迟信号f' 2分别与参考信号源(4)混频和带通滤波II，解调得到主频测距延迟信号f' !和辅频测距延迟信号f' 2 ;514:所述主频测距延迟信号f' i先送入高精度鉴相器(11)与测距信号源(3)的主频测距信号比较，得主频测距相位差Λ CD1 ;515:所述辅频测距延迟信号f' 2后送入高精度鉴相器(11)与测距信号源(3)的辅频测距信号f2比较，得辅频测距相位差Λ Φ2。
3.根据权利要求2所述的基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法，其特征在于所述主频测距信号相位差Λ CD1中周期2 π的整数倍数N1与辅频测距信号f2相位差Λ Φ2中周期2 π的整数倍数N2之差(N1-N2)通过以下公式来确定当 Λ CD1 > Λ Φ2 时，(N1-N2) = O ；当 Λ CD1 < Λ Φ2 时，(N1-N2) = I。
4.根据权利要求3所述的基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法，其特征在于所述k值由测距范围Dmax与主频测距信号4的波长X1关系，即
5.根据权利要求4所述的基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法，其特征在于所述参考信号源(4)发出的是微波信号&，而主频测距信号和辅频测距信号f2为常规的中频信号。
6.根据权利要求5所述的基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法，其特征在于所述微波无源反射器采用对微波具有较强反射性能的金属材质制作而成。
7.根据权利要求6所述的基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法，其特征在于所述主频测距延迟信号f, !与主频测距信号的频率相同，所述辅频测距延迟信号 P 2与辅频测距信号4的频率相同。
全文摘要
本发明涉及一种微波测距技术，公开了一种基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法。在被测点处放置微波无源反射器，在测量点处放置微波测距仪。测距信号源先产生主频测距信号经混频、功放后由发射天线发射，反射器将入射到它的微波信号按原路反射回，接收天线接收微波信号，经过低噪放、带通滤波、混频后，鉴相器测出反射和发射信号相位差ΔΦ1；该相位差与所测距离成比例，因而可得距离。该测距范围受主频信号波长限制，虽增大波长可扩大测距范围，但测距精度会降低。为了保证精度并扩大测距范围，信号源再产生辅频测距信号测距，得到相位差ΔΦ2，再据ΔΦ1和ΔΦ2求出所测距离。本发明解决了单频微波测距精度和范围的矛盾，可实现高精度下的大范围距离测量。
文档编号G01S13/08GK102590808SQ20121000920
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者李存龙, 章鹏, 郑大青, 陈伟民, 雷小华 申请人:重庆大学