專(zhuān)利名稱：一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，尤其涉及一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，屬于調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距系統(tǒng)在高度表、液位測(cè)量、防撞雷達(dá)、引信等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。在此類(lèi)系統(tǒng)中，發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，發(fā)射信號(hào)在碰到目標(biāo)后產(chǎn)生回波，由于回波信號(hào)滯后，回波信號(hào)頻率和發(fā)射信號(hào)頻率之間存在差頻，該差頻和目標(biāo)距離之間存在固定關(guān)系，準(zhǔn)確檢測(cè)該差頻即可準(zhǔn)確測(cè)距?！つ壳安铑l檢測(cè)方法一般采用快速傅里葉變換(FFT)算法，即選一種窗函數(shù)取一段差頻信號(hào)做FFT，得到其頻譜，選取幅值最大的譜線對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)作為差頻估計(jì)值，再根據(jù)差頻和目標(biāo)距離間的關(guān)系，計(jì)算出目標(biāo)距離。但這種方法的距離分辨率受限于調(diào)制頻偏，二者有關(guān)系Λ Rmin=c/2 Λ F，其中Λ Rmin是最小距離分辨率，Λ F是調(diào)制頻偏，c是光速。在近距離測(cè)距時(shí)，往往需要很小的距離分辨率，按照目前的方法，就需要很高的調(diào)制頻偏。而高的調(diào)制頻偏受限于成本、體積和目前的技術(shù)，在很多場(chǎng)合，是難以實(shí)現(xiàn)的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中受調(diào)制頻偏的限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)頻連續(xù)波距離測(cè)量的問(wèn)題。本發(fā)明公開(kāi)的一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，距離分辨率不受限于調(diào)制頻偏，使得在一些成本和體積受限而無(wú)法滿足高調(diào)制頻偏的場(chǎng)合，依然能夠使用調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距得到很高的距離分辨率。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的在調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距系統(tǒng)中，發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，發(fā)射信號(hào)在碰到目標(biāo)后產(chǎn)生回波，由于回波信號(hào)滯后，回波信號(hào)頻率和發(fā)射信號(hào)頻率之間存在差頻，該差頻和目標(biāo)距離之間存在固定關(guān)系，準(zhǔn)確檢測(cè)該差頻即可準(zhǔn)確測(cè)距。本發(fā)明的一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，具體步驟如下步驟一、將差頻實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)。目前已有多種方法，例如在射頻電路部分采用正交混頻獲得復(fù)信號(hào)，或是在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC采樣差頻信號(hào)后，利用Hi Ibert變換獲得復(fù)信號(hào)。步驟二、取規(guī)則區(qū)內(nèi)差頻復(fù)信號(hào)。規(guī)則區(qū)是指回波信號(hào)中每個(gè)調(diào)制周期開(kāi)始時(shí)刻到發(fā)射信號(hào)每個(gè)調(diào)制周期結(jié)束時(shí)刻之間的差頻信號(hào)。規(guī)則區(qū)內(nèi)差頻復(fù)信號(hào)取樣可通過(guò)下述兩種方法實(shí)現(xiàn)。方法I :取步驟一中得到的差頻復(fù)信號(hào)中規(guī)則區(qū)內(nèi)的部分，記為S S = ，…， Uri -1)]義S &Λ，’，Τι是每個(gè)調(diào)制周期規(guī)則區(qū)的持續(xù)時(shí)間，F(xiàn)s是采樣頻率。將其復(fù)制N份，N的值根據(jù)期望的距離分辨率和系統(tǒng)的運(yùn)算能力而定，得到S= {s0, S1,…，sN_J
S1,…，sk,…，Sp1是對(duì)S。的復(fù)制。方法2 :將步驟一中得到的差頻復(fù)信號(hào)中連續(xù)的N個(gè)調(diào)制周期中T1內(nèi)的部分取出，也記為S=Istl, S1,…，sN_J，N的值根據(jù)期望的距離分辨率和系統(tǒng)的運(yùn)算能力而定。步驟三、用每段信號(hào)第一個(gè)數(shù)據(jù)Sk(O)除以前一段信號(hào)最后一個(gè)數(shù)據(jù)\-/乂 -M，I≤k≤N-I。即對(duì)N段信號(hào)都按公式處理
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，其特征在于具體步驟如下， 步驟一、將差頻實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)； 步驟二、取規(guī)則區(qū)內(nèi)差頻復(fù)信號(hào)；規(guī)則區(qū)是指回波信號(hào)中每個(gè)調(diào)制周期開(kāi)始時(shí)刻到發(fā)射信號(hào)每個(gè)調(diào)制周期結(jié)束時(shí)刻之間的差頻信號(hào)； 步驟三、用每段信號(hào)第一個(gè)數(shù)據(jù)Sk(O)除以前一段信號(hào)最后一個(gè)數(shù)據(jù)I彡k彡N-I ;即對(duì)N段信號(hào)都按下式處理 s = s s [—￡1 _1-1 ... s T-Ti=* [^^1 ... s ni=v—1E^^I } _ ^0GVji — I)」，，J L=七HCV7i — I)，，Λ.-兒=1 SiJiVri - I)」 因?yàn)镾k(O)、skJNTi -U都是復(fù)數(shù)，所以相位差會(huì)包含在―1彡的e指數(shù)上，則s’近似為一段長(zhǎng)Λ#;個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的正弦信號(hào)，其中無(wú)相位突變； 步驟四、通過(guò)對(duì)步驟三中S，做頻譜分析，估計(jì)出差頻信號(hào)頻率值fb; 步驟五、根據(jù)差頻信號(hào)和目標(biāo)距離間的關(guān)系，計(jì)算出目標(biāo)距離R。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，其特征在于步驟二中所述的規(guī)則區(qū)內(nèi)差頻復(fù)信號(hào)取樣通過(guò)下述兩種方法中任意一種實(shí)現(xiàn)； 方法I :取步驟一中得到的差頻復(fù)信號(hào)中規(guī)則區(qū)內(nèi)的部分，記為s(，s( = [4(0)，#1)，…，-l)]ari < 5/ ， \是每個(gè)調(diào)制周期規(guī)則區(qū)的持續(xù)時(shí)間，F(xiàn)s是采樣頻率；將其復(fù)制N份，N的值根據(jù)期望的距離分辨率和系統(tǒng)的運(yùn)算能力而定，得到 S- {s0, S1, ... , SnJ S1,…，Sk,…，Sim是對(duì)S。的復(fù)制； 方法2 :將步驟一中得到的差頻復(fù)信號(hào)中連續(xù)的N個(gè)調(diào)制周期中T1內(nèi)的部分取出，也記為S= Istl, S1,…，sN_J，N的值根據(jù)期望的距離分辨率和系統(tǒng)的運(yùn)算能力而定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，其特征在于鋸齒波調(diào)制時(shí)，R=fbTmc/ (2 Δ F);三角波調(diào)制時(shí)，R=fbTmc/ (4 Λ F)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，其特征在于步驟一中所述的將差頻實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)方法目前已有多種；例如在射頻電路部分采用正交混頻獲得復(fù)信號(hào)，或是在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC采樣差頻信號(hào)后，利用Hilbert變換獲得復(fù)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，其特征在于步驟一中所述的將差頻實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)方法目前已有多種；例如在射頻電路部分采用正交混頻獲得復(fù)信號(hào)，或是在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC采樣差頻信號(hào)后，利用Hilbert變換獲得復(fù)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種基于無(wú)相位突變拼接信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，涉及一種調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距方法，屬于調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距領(lǐng)域。本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟一、將差頻實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)；步驟二、取規(guī)則區(qū)內(nèi)差頻復(fù)信號(hào)；步驟三、用每段信號(hào)第一個(gè)數(shù)據(jù)sk(0)除以前一段信號(hào)最后一個(gè)數(shù)據(jù)1≤k≤N-1；步驟四、通過(guò)對(duì)步驟三中s'做頻譜分析，估計(jì)出差頻信號(hào)頻率值fb；步驟五、根據(jù)差頻信號(hào)和目標(biāo)距離間的關(guān)系，計(jì)算出目標(biāo)距離R。本發(fā)明的距離分辨率比傳統(tǒng)方法的距離分辨率提高了N倍。本發(fā)明的測(cè)距方法距離分辨率不受限于調(diào)制頻偏，使得在一些成本和體積受限而無(wú)法滿足高調(diào)制頻偏的場(chǎng)合，依然能夠使用調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距得到很高的距離分辨率。
文檔編號(hào)G01S13/34GK102928834SQ20121048294
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者潘曦, 徐立新, 王正浩, 向程勇, 張兆森 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)