[发明专利]一种基于无相位突变拼接信号的调频连续波测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种调频连续波测距方法，尤其涉及一种基于无相位突变拼接信号的调频连续波测距方法，属于调频连续波测距领域。

背景技术

调频连续波测距系统在高度表、液位测量、防撞雷达、引信等领域有着广泛应用。在此类系统中，发射线性调频信号，发射信号在碰到目标后产生回波，由于回波信号滞后，回波信号频率和发射信号频率之间存在差频，该差频和目标距离之间存在固定关系，准确检测该差频即可准确测距。

目前差频检测方法一般采用快速傅里叶变换（FFT）算法，即选一种窗函数取一段差频信号做FFT，得到其频谱，选取幅值最大的谱线对应频点作为差频估计值，再根据差频和目标距离间的关系，计算出目标距离。但这种方法的距离分辨率受限于调制频偏，二者有关系：ΔR_min=c/2ΔF，其中：ΔR_min是最小距离分辨率，ΔF是调制频偏，c是光速。

在近距离测距时，往往需要很小的距离分辨率，按照目前的方法，就需要很高的调制频偏。而高的调制频偏受限于成本、体积和目前的技术，在很多场合，是难以实现的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中受调制频偏的限制无法实现调频连续波距离测量的问题。本发明公开的一种基于无相位突变拼接信号的调频连续波测距方法，距离分辨率不受限于调制频偏，使得在一些成本和体积受限而无法满足高调制频偏的场合，依然能够使用调频连续波测距得到很高的距离分辨率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

在调频连续波测距系统中，发射线性调频信号，发射信号在碰到目标后产生回波，由于回波信号滞后，回波信号频率和发射信号频率之间存在差频，该差频和目标距离之间存在固定关系，准确检测该差频即可准确测距。

本发明的一种基于无相位突变拼接信号的调频连续波测距方法，具体步骤如下：

步骤一、将差频实信号变为复信号。目前已有多种方法，例如在射频电路部分采用正交混频获得复信号，或是在模拟数字转换器ADC采样差频信号后，利用Hilbert变换获得复信号。

步骤二、取规则区内差频复信号。规则区是指回波信号中每个调制周期开始时刻到发射信号每个调制周期结束时刻之间的差频信号。规则区内差频复信号取样可通过下述两种方法实现。

方法1：取步骤一中得到的差频复信号中规则区内的部分，记为T₁是每个调制周期规则区的持续时间，Fs是采样频率。将其复制N份，N的值根据期望的距离分辨率和系统的运算能力而定，得到：

s={s₀,s₁，…,s_N-1}

s₁，…,s_k,…,s_N-1是对s₀的复制。

方法2：将步骤一中得到的差频复信号中连续的N个调制周期中T₁内的部分取出，也记为s={s₀,s₁，…,s_N-1}，N的值根据期望的距离分辨率和系统的运算能力而定。

步骤三、用每段信号第一个数据s_k(0)除以前一段信号最后一个数据1≤k≤N-1。即对N段信号都按公式处理：