[發(fā)明專(zhuān)利]一種面向多層介質(zhì)的多頻微波相位式無(wú)線測(cè)距裝置和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811067629.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109188418A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍羿;肖劍鋒;侯興哲;張先樹(shù);吳高林;王謙;肖前波;李永福;李龍;彭華東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/08
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/08
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 文芳

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向多層介質(zhì)的多頻微波相位式無(wú)線測(cè)距裝置和方法，它包括：天線，用于接收第二介質(zhì)中的微波測(cè)距延遲信號(hào)；信號(hào)源發(fā)射裝置，與天線連接，用于發(fā)射在微波載波上調(diào)制的測(cè)距信號(hào)；相位比較器，與天線連接，用于根據(jù)預(yù)設(shè)閾值λ對(duì)微波測(cè)距延遲信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)；低噪聲放大器，與相位比較器連接，用于對(duì)分類(lèi)后的信號(hào)進(jìn)行放大并傳輸至帶通濾波器進(jìn)行帶通濾波；解調(diào)模塊，與帶通濾波器連接，用于將帶通濾波器濾波后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；鑒相器，分別與解調(diào)模塊和信號(hào)源發(fā)射裝置連接，用于對(duì)進(jìn)行混頻及低通濾波處理后的測(cè)距信號(hào)測(cè)距延遲信號(hào)進(jìn)行鑒相。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確測(cè)量不同介質(zhì)中的距離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波測(cè)距技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種面向多層介質(zhì)的多頻微波相位式無(wú)線測(cè)距裝置和方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)微波測(cè)距是一種無(wú)線式兩點(diǎn)之間距離測(cè)量方法。采用微波作為載波，由天線發(fā)射測(cè)距信號(hào)，在單一介質(zhì)中傳播，遇到待測(cè)目標(biāo)后，信號(hào)被反射并被接收天線接收，通過(guò)對(duì)發(fā)射和反射信號(hào)之間關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)處理進(jìn)而可求解得待測(cè)距離。

根據(jù)不同發(fā)射信號(hào)方式，微波測(cè)距方法可分為脈沖式、頻率式和相位式。脈沖式測(cè)距在測(cè)量距離方面優(yōu)于頻率式和相位式，更適合于遠(yuǎn)距離測(cè)量，而不適合短距離測(cè)量。在精度方面，相位法遠(yuǎn)優(yōu)于頻率式和脈沖式，可到達(dá)mm級(jí)。同時(shí)，在成本方面，雖然脈沖式可實(shí)現(xiàn)mm級(jí)精度，但其載波頻率達(dá)20GHz左右甚至更高，從而導(dǎo)致成本昂貴。相反，相位式憑借其不同的測(cè)量原理，對(duì)采樣頻率的要求相對(duì)較低，因此相位式相對(duì)成本低。綜上，最適合用于測(cè)量不同介質(zhì)間近距離傳播的無(wú)線測(cè)距方法為相位式測(cè)距法。但是，目前的相位式測(cè)距法一般應(yīng)用于同一介質(zhì)中的傳播，而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量不同介質(zhì)中的距離。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的就是提供一種面向多層介質(zhì)的多頻微波相位式無(wú)線測(cè)距裝置和方法，在保證高精度測(cè)距基礎(chǔ)上，不僅可用于車(chē)輛與周?chē)鷱?fù)雜環(huán)境中金屬物間精確測(cè)距，提高駕駛安全性。同時(shí)，使土壤淺層金屬埋深無(wú)線測(cè)量成為可能，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工挖掘工作方式，降低電力工人的工作量，解決漏挖、錯(cuò)挖和盲目開(kāi)挖等問(wèn)題，降低人力成本，提高工作效率。

本發(fā)明的目的之一是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種面向多層介質(zhì)的多頻微波相位式無(wú)線測(cè)距裝置，它包括有：

天線，用于接收第二介質(zhì)中金屬反射回的第一微波測(cè)距延遲信號(hào)和分界層反射回的第二微波測(cè)距延遲信號(hào)；

信號(hào)源發(fā)射裝置，與所述天線連接，通過(guò)天線發(fā)射在微波載波上調(diào)制的測(cè)距信號(hào)cos(wt)；

相位比較器，與所述天線連接，用于根據(jù)預(yù)設(shè)閾值λ對(duì)第一微波測(cè)距延遲信號(hào)以及第二微波測(cè)距延遲信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)；

低噪聲放大器，與所述相位比較器連接，用于對(duì)分類(lèi)后的信號(hào)進(jìn)行放大并傳輸至帶通濾波器進(jìn)行帶通濾波；

解調(diào)模塊，與帶通濾波器連接，用于將帶通濾波器濾波后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到第一測(cè)距延遲信號(hào)和第二測(cè)距延遲信號(hào)

鑒相器，分別與解調(diào)模塊和信號(hào)源發(fā)射裝置連接，用于對(duì)進(jìn)行混頻及低通濾波處理后的測(cè)距信號(hào)cos(wt)、第一測(cè)距延遲信號(hào)和第二測(cè)距延遲信號(hào)進(jìn)行鑒相；根據(jù)鑒相后得到的相位差進(jìn)行距離的計(jì)算。

進(jìn)一步，所述相位比較器根據(jù)預(yù)設(shè)閾值λ對(duì)第一微波測(cè)距延遲信號(hào)以及第二微波測(cè)距延遲信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)具體包括有：

將延遲相位小于或等于預(yù)設(shè)閾值λ的微波測(cè)距延遲信號(hào)傳輸至第一低噪聲放大器；

將延遲相位大于閾值λ的微波測(cè)距延遲信號(hào)傳輸至第二低噪聲放大器。

進(jìn)一步，所述鑒相器包括有第一鑒相器和第二鑒相器；

所述第一鑒相器分別與第一低通濾波器和第二低通濾波器連接；

所述第二鑒相器分別與第二低通濾波器和第三低通濾波器連接。