[发明专利]基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法

说明书

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D=12C·Δt,]]>以及Δt=Φω=Φ2πf]]>得：D=λ2·Φ2π.]]>

其中C为光速，Φ为微波传播时间Δt内的相位延迟；f、λ为分别微波测距信号的频率和波长；因此，只要测量出相位延迟Φ，便可获得距离D。

相位延迟还可以表示为：Φ＝N·2π+ΔΦ；

其中，N为Φ中周期相位2π的整数倍，ΔΦ为不足2π的相位延迟。

将其带入测距公式得：D=λ2(N+ΔΦ2π);]]>

因此，要求出距离D就必须求出整数N和相差ΔΦ。

然而，目前测量相位的仪器不能确定整数N值，而只能测量出ΔΦ。因此，测距公式存在多值性，距离D无法被唯一确定，即无法被测出。

分析知，若被测距离D在测距信号半波长范围内，即时，由式可得N＝0，即：因此，已知波长λ，并测量出ΔΦ，就可以唯一确定所测距离D。