專利名稱：一種采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)及測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連續(xù)波雷達(dá)無線測距的電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)及測距方法。
背景技術(shù)：
由于超聲波測距存在測距范圍小的問題，人們提出了用線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)來測量距離，起初人們用的是雙頻連續(xù)波雷達(dá)測距，但由于雙頻的測距范圍和精度存在矛盾，容易產(chǎn)生距離模糊，遠(yuǎn)不能滿足遠(yuǎn)距離的測量要求。于是提出了多頻測距，多頻測距又分為多頻參差法和二次差頻法。多頻參差法參數(shù)的選取相互制約，且該方法對(duì)信噪比的要求比較高，這必然使發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)比較困難。在一定的信噪比條件下，二次差頻法為了增大測距范圍或提高測距精度，必須增加發(fā)射頻點(diǎn)，這同樣會(huì)使發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問題提供一種采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)及測距方法，該測距方法可以解決現(xiàn)有測距方法容易產(chǎn)生距離模糊以及測距范圍和精度之間存在矛盾的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案一種采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)，由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、相位計(jì)和信號(hào)處理部分構(gòu)成，發(fā)射機(jī)的連續(xù)波垂直發(fā)射到待測目標(biāo)面，接收機(jī)接收由待測目標(biāo)面垂直反射回來的連續(xù)波，發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、相位計(jì)和信號(hào)處理部分通過導(dǎo)線連接。一種所述采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)的測距方法，步驟如下1)由發(fā)射機(jī)發(fā)射三種頻率的微波，三種頻率的波長為互素關(guān)系；2)采用相位計(jì)測量相位差場，通過測量三組相位差來計(jì)算測距中不滿一個(gè)波長的部分；3)確定以上三種頻率的微波在待測距離L范圍內(nèi)包含的波長個(gè)數(shù)n，通過發(fā)射三個(gè)波長構(gòu)成一個(gè)包含未知數(shù)η的方程組，在測距L范圍內(nèi)，只有一組η解滿足不會(huì)產(chǎn)生距離模糊條件，從而確定波長個(gè)數(shù)η ；4)通過Microsoft Visual C++6. 0模擬，計(jì)算出滿足條件的η值，進(jìn)而通過公式丄= /1 +，/1求得待測距離L。所述三種頻率的微波的頻率分別為f1; f2，f3，頻率范圍為526M-638M ；其所對(duì)應(yīng)的波長分別為A1, λ 2，λ 3，波長范圍限制在0.47 0.57m且相鄰波長差彡0.01m。本發(fā)明的技術(shù)原理由于無線電波傳播時(shí)的直線傳輸特性，遇到障礙物就能反射回來，雷達(dá)就是根據(jù)這個(gè)原理把無線電波發(fā)射出去，再用接收裝置接收反射回來的無線電波，這樣就能獲得目標(biāo)的距離信息。設(shè)雷達(dá)與目標(biāo)間的距離(即待測距離)為L，發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率分別為f1;f2，4的微波，所對(duì)應(yīng)的波長分別為A1, λ2，λ3，本發(fā)明對(duì)λ的實(shí)施范圍在0.47 0.57m之間，為了增大不模糊測量的距離，三個(gè)波長的選擇為互素關(guān)系，并且相鄰波長差< 0. Olm0發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)到達(dá)目標(biāo)后反射回來，回波信號(hào)被接收機(jī)接收，相位計(jì)對(duì)反射回來的信號(hào)
進(jìn)行測相，從而得到相位差,。然后根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)，其特征在于由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、相位計(jì)和信號(hào)處理部分構(gòu)成，發(fā)射機(jī)的連續(xù)波垂直發(fā)射到待測目標(biāo)面，接收機(jī)接收由待測目標(biāo)面垂直反射回來的連續(xù)波，發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、相位計(jì)和信號(hào)處理部分通過導(dǎo)線連接。
2.一種如權(quán)利要求1所述采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)的測距方法，其特征在于步驟如下1)由發(fā)射機(jī)發(fā)射三種頻率的微波，三種頻率的波長為互素關(guān)系；2)采用相位計(jì)測量相位差— ，通過測量三組相位差來計(jì)算測距中不滿一個(gè)波長的部分；3)確定以上三種頻率的微波在待測距離L范圍內(nèi)包含的波長個(gè)數(shù)~,通過發(fā)射三個(gè)波長構(gòu)成一個(gè)包含未知數(shù)《的方程組，在測距L范圍內(nèi)，只有一組《解滿足不會(huì)產(chǎn)生距離模糊條件，從而確定波長個(gè)數(shù)《 ；4)通過MicrosoftVisual C++6. O模擬，計(jì)算出滿足條件的值，進(jìn)而通過公式￡ = Μ + 求得待測距離L。 2π
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)的測距方法，其特征在于所述三種頻率的微波的頻率分別為J1,名，/3，頻率范圍為526Μ-638Μ;其所對(duì)應(yīng)的波長分別為\ΛΛ，波長范圍限制在0.47、57!11且相鄰波長差30.0^。
全文摘要
一種采用三頻連續(xù)微波無線測距系統(tǒng)，由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、相位計(jì)和信號(hào)處理部分構(gòu)成，發(fā)射機(jī)的連續(xù)波垂直發(fā)射到待測目標(biāo)面，接收機(jī)接收由待測目標(biāo)面垂直反射回來的連續(xù)波。該系統(tǒng)的測距方法是由發(fā)射機(jī)發(fā)射三種頻率的微波，頻率分別為,其所對(duì)應(yīng)的波長分別為,波長范圍限制在0.47~0.57m；確定以上三種頻率的微波在待測距離L范圍內(nèi)包含的波長個(gè)數(shù)，通過發(fā)射三個(gè)波長構(gòu)成一個(gè)包含未知數(shù)的方程組，在測距L范圍內(nèi)，只有一組解滿足條件，計(jì)算出滿足條件的值；采用高精度相位計(jì)測量相位差，通過公式即可求得待測距離L。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡單，測距精度高，解決了測量精度和測距范圍的矛盾，并且在一定的范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生距離模糊問題。
文檔編號(hào)G01S13/38GK102323580SQ20111021985
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者童崢嶸, 范立潔, 袁其平 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)