[發明專利]一種同步無線差頻相位測距裝置及方法

有效

• 申請號: 201710881204.4
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107678021B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 呂俊文
• 申請（專利權）人: 南京索爾維電子科技有限公司
• 主分類號: G01S13/32
• 分類號: G01S13/32
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 馮靜

1.一種同步無線差頻相位測距裝置，其特征在于，包括無線發射裝置和無線接收裝置，

所述無線發射裝置包括時鐘電路和與所述時鐘電路分別連接的第一無線發射電路和第二無線發射電路，所述時鐘電路用于同步第一無線發射電路和第二無線發射電路的時鐘，所述第一無線發射電路和第二無線發射電路用于同時發射兩個頻率不同的無線信號；

所述無線接收裝置包括第一無線接收電路、第二無線接收電路、相位差計算器、時鐘同步單元、第一下變頻器和第二下變頻器；

所述第一下變頻器和第二下變頻器用于分別降低所述第一無線接收電路和第二無線接收電路接收到的兩個無線信號的頻率，并產生兩路相同頻率的中頻信號；所述相位差計算器用于計算兩無線信號的相位差，所述時鐘同步單元分別與第一無線接收電路與第二無線接收電路連接，用于同步無線收發電路的時鐘信號；

還包括計算單元，用于根據兩個無線信號的波長與相位差計算距離，計算方法為：

通過相位差Δφ根據公式L1＝(λ1*λ2)*Δφ/(2π*Δλ)計算距離L1，其中，λ1和λ2分別為所述兩個頻率不同的無線信號的波長，Δλ為λ1與λ2的差值；

調節兩個無線信號的波長，使量程(λ1*λ2)/Δλ大于RSSI測距最大誤差的2倍；

采用RSSI電路粗測出距離L2；

計算出RSSI電路粗測距離L2包含量程的個數N:N＝L2/[(λ1*λ2)/Δλ]；

對N進行整數和余數進行拆分，得整數N1和余數M；

對距離L2和余數M與量程的二分之一比較，當L2和M同時小于1/2量程或同時大于1/2量程，則實際量程個數取N2＝N1，當L2大于1/2量程，同時M小于1/2量程，則實際量程個數取N2＝N1-1；

根據所述實際量程個數N2，計算N2個量程的長度L3＝N2*(λ1*λ2)/Δλ；

計算出被測距離L為：L＝L1+L3；

所述無線接收裝置還包括RSSI電路，所述RSSI電路集成在第一無線接收電路或第二無線接收電路內。

2.根據權利要求1所述的同步無線差頻相位測距裝置，其特征在于，所述時鐘同步單元包括第一鎖相環和與所述第一鎖相環的輸出端連接的第二鎖相環與第三鎖相環，

所述第一鎖相環的輸入端分別與第一下變頻器和分頻器的輸出端連接，所述第二鎖相環的輸出端與第一下變頻器連接，用于將第一鎖相環輸出的時鐘信號升頻后作為所述第一下變頻器的本振信號；

所述第三鎖相環的輸出端與第二下變頻器相連，用于將第二鎖相環輸出的時鐘信號升頻后作為第二下變頻器的本振信號。

3.根據權利要求2所述的同步無線差頻相位測距裝置，其特征在于，所述分頻器的輸入端與所述第一無線接收電路連接，用于接入第一無線接收電路基帶時鐘信號。

4.根據權利要求2所述的同步無線差頻相位測距裝置，其特征在于，所述分頻器的輸入端與所述第一鎖相環的輸出端連接，用于接入第一鎖相環輸出的時鐘信號。

5.根據權利要求1所述的同步無線差頻相位測距裝置，其特征在于，所述相位差計算器分別與第一下變頻器和第二下變頻器的中頻輸出端連接。

6.根據權利要求1所述的同步無線差頻相位測距裝置，其特征在于，所述相位差計算器分別與分頻器的輸出端和第二下變頻器的輸出端連接。

7.一種同步無線差頻相位測距方法，其特征在于，包括以下步驟：

在被測距離的一端采用兩個無線發射電路同步發射兩個頻率不等的無線信號；

在被測距離的另外一端采用兩個無線接收電路分別接收所述兩個無線信號；

對接收的兩個無線信號進行下變頻處理；

根據所述下變頻處理后的兩個信號同步兩個接收電路和兩個發送電路的時鐘；

對下變頻處理后的兩個信號計算相位差Δφ；

通過相位差Δφ根據公式L1＝(λ1*λ2)*Δφ/(2π*Δλ)計算距離L1，其中，λ1和λ2分別為所述兩個頻率不等的無線信號的波長，Δλ為λ1與λ2的差值；

還包括以下步驟：

調節兩個無線信號的波長，使量程(λ1*λ2)/Δλ大于RSSI測距最大誤差的2倍；

采用RSSI電路粗測出距離L2；所述RSSI電路集成在第一無線接收電路或第二無線接收電路內；

計算出RSSI電路粗測距離L2包含量程的個數N:N＝L2/[(λ1*λ2)/Δλ]；

對N進行整數和余數進行拆分，得整數N1和余數M；

對距離L2和余數M與量程的二分之一比較，當L2和M同時小于1/2量程或同時大于1/2量程，則實際量程個數取N2＝N1，當L2大于1/2量程，同時M小于1/2量程，則實際量程個數取N2＝N1-1；

根據所述實際量程個數N2，計算N2個量程的長度L3＝N2*(λ1*λ2)/Δλ；

計算出被測距離L為：L＝L1+L3。