CN111175732A - 雷达波调频测距方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种雷达波调频测距方法及装置。该方法包括：发射用来测距的频移键控信号；接收障碍物反射频移键控信号所产生的回波信号；将频移键控信号与回波信号进行混频，得到频移键控信号中不同频率分量之间的相位差；根据相位差，计算与障碍物之间的空间距离。本发明提供的雷达波调频测距方法及装置实现了在高干扰环境下对于障碍物空间距离的准确测量。

Description

雷达波调频测距方法及装置
技术领域
本发明涉及电气火灾监控系统中主机与电弧探测器之间的空间距离距离测量技术领域，特别是涉及一种雷达波调频测距方法及装置。
背景技术
当前国内电气火灾监控系统中空间测距的方法有很多种类，如雷达波，红外、调频和激光测距等。而常用的雷达波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生雷达波，一类是用机械方式产生雷达波。它们所产生的雷达波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式雷达波发生器。目前主要雷达波测距方法是雷达波发射器向某一方向发射雷达波，在发射时刻的同时开始计时，雷达波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，雷达波接收器收到反射波就立即停止计时。它的优点是技术实现方式简单，缺点就是由于采用单一频率的雷达波，复杂环境下，受电磁干扰测量准确度误差大等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种雷达波调频测距方法及装置，使用在电气火灾监控系统主机与电弧探测器无线通讯系统中，完成在强干扰环境和障碍物下实现高精度的测量主机与探测器设备之间的空间距离。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种雷达波调频测距方法，所述方法包括：发射用来测距的频移键控信号；接收障碍物反射频移键控信号所产生的回波信号；将频移键控信号与回波信号进行混频，得到频移键控信号中不同频率分量之间的相位差；根据相位差，计算与障碍物之间的空间距离。
在一些实施方式中，频移键控信号包括：二进制频移键控信号，以及多进制频移键控信号。
在一些实施方式中，多进制频移键控信号包括：四进制频移键控信号。
在一些实施方式中，将频移键控信号与回波信号进行混频，包括：利用混频器将频移键控信号与回波信号进行混频。
在一些实施方式中，混频器进行混频时，将频移键控信号作为本振信号，以完成与回波信号的混频。
在一些实施方式中，空间距离通过如下公式给出：
Figure BDA0002383811830000021
其中，R为空间距离，
Figure BDA0002383811830000022
为不同频率分量之间的相位差，fstep为不同频率分量之间的频率差，c为光速，
Figure BDA0002383811830000023
为第一频率分量的相位，
Figure BDA0002383811830000024
为第二频率分量的相位，f1为第一频率分量的频率，f2为第二频率分量的频率。
此外，本发明还提供了一种雷达波调频测距装置，所述装置包括：发射器，用于发射用来测距的频移键控信号；接收器，用于接收障碍物反射频移键控信号所产生的回波信号；混频器，连接至发射器及接收器，用于将频移键控信号与回波信号进行混频，得到频移键控信号中不同频率分量之间的相位差；控制器，连接至混频器，用于根据相位差，计算与障碍物之间的空间距离。
在一些实施方式中，还包括：压控振荡器，连接至控制器，用于产生用来测距的频移键控信号。
在一些实施方式中，还包括：数模转换电路，连接至混频器，用于将混频器的输出信号转换为模拟信号。
在一些实施方式中，还包括：数据存储处理电路，连接在数模转换电路与控制器之间，用于根据数模转换电路输出的模拟信号计算相位差。
在一些实施方式中，还包括：测量电气火灾监控主机和电弧探测器设备之间的空间距离，根据距离远近和障碍物情况来调整调整监控主机与电弧探测器之间无线数据传输模块的发射功率。使无线数传模块发射功率达到最佳发射状态。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本发明通过将接收到的回波信号与实时发送的频移键控信号混频，得到频移键控信号中不同频率分量之间的相位差，再根据相位差计算与障碍物之间的距离，具有测试抗干扰性能强，测试精度高等特点。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例提供的雷达波调频测距方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的雷达波调频测距装置的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的雷达波调频测距方法的流程图。参见图1，雷达波调频测距方法包括：
S11，发射用来测距的频移键控信号。
S12，接收障碍物反射频移键控信号所产生的回波信号。
S13，将频移键控信号与回波信号进行混频，得到频移键控信号中不同频率分量之间的相位差。
S14，根据相位差，计算与障碍物之间的空间距离。
压控振荡器发出高频电磁波，频率在1OGHz以上.频率受到4个方波信号的调制。这种调制方式称为频移键控(4FSK)，如图2所示。振荡器的输出分作两路，一路经过天线辐射到空间，电磁波在空间传播，遇到障碍物反射回来，再由接收天线接收信号，信号导入混频器。另一路直接进入混频器作为本振信号，混频器输出包含物体距离速信息中的中频信号，频率在1MHZ以内。
图2示出了本发明实施例提供的雷达波调频测距装置的结构。参见图2，对于运动物体，雷达波信号有一个多普勒频移，回波信号与本振信号经过混频器混频输出该多普勒信号。多普勒信号的频率fd和物体与雷达天线的相对运动速度v有如下关系：fd＝2v/λ＝2v·f/c，v＝c·fd/2f。
c为光速，f为本振信号频率，λ为本振信号的波长。
雷达波辐射出的电磁波的频率已知，只需要得多普勒信号频率即可算出物体的相对运动速度，4FSK机制的雷达波虚拟化交替发出4种频率的电池波，应在接收端接收到4个具有不同多普勒频率的回波。可得Δfd＝(2v/c)·Δf；实际应用中，Δfd为4FSK频率的差值。
距离R的计算公式如下：
Figure BDA0002383811830000041
fstep是雷达波发射信号的两个频率之差，fstep已知，只要算出相位
Figure BDA0002383811830000042
就可以得出距离R的值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种雷达波调频测距方法，其特征在于，包括：
发射用来测距的频移键控信号；
接收障碍物反射频移键控信号所产生的回波信号；
将频移键控信号与回波信号进行混频，得到频移键控信号中不同频率分量之间的相位差；
根据相位差，计算与障碍物之间的空间距离。
2.根据权利要求1所述的雷达波调频测距方法，其特征在于，频移键控信号包括：二进制频移键控信号，以及多进制频移键控信号。
3.根据权利要求2所述的雷达波调频测距方法，其特征在于，多进制频移键控信号包括：四进制频移键控信号。
4.根据权利要求1所述的雷达波调频测距方法，其特征在于，将频移键控信号与回波信号进行混频，包括：
利用混频器将频移键控信号与回波信号进行混频。
5.根据权利要求4所述的雷达波调频测距方法，其特征在于，混频器进行混频时，将频移键控信号作为本振信号，以完成与回波信号的混频。
6.根据权利要求1所述的雷达波调频测距方法，其特征在于，空间距离通过如下公式给出：
Figure FDA0002383811820000011
其中，R为空间距离，
Figure FDA0002383811820000012
为不同频率分量之间的相位差，fstep为不同频率分量之间的频率差，c为光速，
Figure FDA0002383811820000013
为第一频率分量的相位，
Figure FDA0002383811820000014
为第二频率分量的相位，f1为第一频率分量的频率，f2为第二频率分量的频率。
7.一种雷达波调频测距装置，其特征在于，包括：
发射器，用于发射用来测距的频移键控信号；
接收器，用于接收障碍物反射频移键控信号所产生的回波信号；
混频器，连接至发射器及接收器，用于将频移键控信号与回波信号进行混频，得到频移键控信号中不同频率分量之间的相位差；
控制器，连接至混频器，用于根据相位差，计算与障碍物之间的空间距离。
8.根据权利要求7所述的雷达波调频测距装置，其特征在于，还包括：
压控振荡器，连接至控制器，用于产生用来测距的频移键控信号。
9.根据权利要求7所述的雷达波调频测距装置，其特征在于，还包括：
数模转换电路，连接至混频器，用于将混频器的输出信号转换为模拟信号；
数据存储处理电路，连接在数模转换电路与控制器之间，用于根据数模转换电路输出的模拟信号计算相位差。
10.根据权利要求9所述的超声波跳频测距装置，其特征在于，还包括：
测量电气火灾监控主机和电弧探测器设备之间的空间距离，根据距离远近和障碍物情况来调整调整监控主机与电弧探测器之间无线数据传输模块的发射功率。使无线数传模块发射功率达到最佳发射状态。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111880183A (zh) * 2020-07-28 2020-11-03 武汉大学 一种多工作模式的超声换能器测距系统
CN112068114A (zh) * 2020-09-09 2020-12-11 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 用于机械扫描雷达远距离测距的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2938141Y (zh) * 2005-12-29 2007-08-22 上海信耀电子有限公司 车用防撞雷达系统
CN106304142A (zh) * 2015-06-12 2017-01-04 杭州萤石网络有限公司 无线通信设备的控制方法和装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2938141Y (zh) * 2005-12-29 2007-08-22 上海信耀电子有限公司 车用防撞雷达系统
CN106304142A (zh) * 2015-06-12 2017-01-04 杭州萤石网络有限公司 无线通信设备的控制方法和装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111880183A (zh) * 2020-07-28 2020-11-03 武汉大学 一种多工作模式的超声换能器测距系统
CN112068114A (zh) * 2020-09-09 2020-12-11 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 用于机械扫描雷达远距离测距的方法

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