本發明專利技術公開了一種距離測量裝置及其測量方法及實際距離測量方法，裝置包括詢問機和應答機，詢問機和應答機均包括：T/R組件、調制解調模塊、基帶信號采集模塊、基帶信號生成模塊、控制器以及與控制器連接的存儲器；調制解調模塊與T/R組件連接，基帶信號采集模塊、基帶信號生成模塊均連接在調制解調模塊與控制器之間；應答機還包括包絡檢波器，包絡檢波器的輸入端連接調制解調模塊、輸出端連接控制器，應答機的控制器具有延時時間預設模塊。本發明專利技術進行測距時避開了詢問機與應答機的時鐘同步問題，測距精度高；同時能夠靈活控制應答機的轉發信號的延時時間長短，采用不同延時區分不同應答機，易于在大量應答機情形下保持高動態性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術設及距離測量技術，特別設及基于有源應答的距離測量裝置及其測量方法 及實際距離測量方法。
技術介紹
距離測量技術是一項基礎測量技術，廣泛應用于人類日常生活中，其測量精度是 非常重要的指標，特別是在邊坡跨塌、滑坡、泥石流等地質災害監測領域，往往要求距離測 量精度極高。全站儀、水準儀等光學測距儀器雖然測距精度很高，但是并沒有大規模應用于 地質災害監測之中，原因一方面是因為運些光學儀器在惡劣天氣環境中無法正常使用，另 一方面運些儀器成本較高，而且不能實現自動化控制測量。目前尚未出現成熟的地質災害 監測系統，主要是因為現有技術均不能同時兼顧測量精度高、作用距離遠、在惡劣氣象環境 下正常運行等地質災害監測設備的Ξ大要素。 美國專利US7, 504, 992B2公開了一種用于滑坡監測的微位移測量裝置和方法， 測量裝置分為詢問機和應答機，它們的結構相同，但是工作在不同的工作模式，其中詢問機 首先向應答機發射一段連續波信號，應答機利用放大器和射頻延遲線將接收到的信號延時 后反饋回給詢問機，而詢問機通過測量和比較應答機轉發的射頻信號相位變化來獲取兩者 之間的相對距離變化，該方法中應答機不包含時鐘源，因此回避了有源應答測距系統中的 時鐘同步問題，但是由于采用射頻延遲線實現轉發延時，要實現大的延遲就會增大應答機 的體積，而且延時的大小是固定的，不能靈活設置。 美國專利US8, 644, 768B2公開了一種無線電網絡的兩個節點之間測距方法與裝 置，在該專利中，測距裝置由詢問機和應答機組成，詢問機和應答機中分別具有獨立的參考 時鐘發生器和鎖相環，在一次測量中雙方鎖相環產生的射頻信號具有固定的頻率差，詢問 機首先向應答機發送射頻信號，應答機接收信號并與本地鎖相環輸出的信號混頻得到頻率 固定的差頻信號，應答機根據本地參考時鐘測量差頻信號的相位，然后交換角色，應答機發 射射頻信號，詢問機測量接收信號降頻處理后的差頻信號的相位，雙方各測得一個相位值 W后同時按固定頻率步進值改變各自本地鎖相環的輸出頻率，重復之前測量兩個相位值的 過程再次得到兩個相位值，如此步進發射信號頻率值，測得一組相位值來解算詢問機與應 答機之間的距離。該專利所公開的測距方法需要往復發射多次測距信號，因此該方法測距 需要的時間較長，測量的動態性能很差。 美國專利US8, 094, 061B2公開了一種微波相位測距的方法，主設備采用正交調制 來產生與本地信號源固定相位差的射頻信號并發射出去，從設備接收射頻信號并經正交解 調后測出接收信號與本地信號源的相位差，然后交換角色，從設備產生與本地信號源固定 相位差的射頻信號向主設備發射，主設備接收射頻信號并再測出一個相位差，利用四個相 位值及射頻信號頻率來計算兩個設備之間的距離。運種方法需要主、從兩個設備交換相位 差和頻率數據來解算兩者間的距離，因此需要額外的通信信道。 上述現有的雙節點有源應答式測距技術中，兩設備間的收發同步問題采用了固定 延遲線或兩設備間交替收發技術來解決的，存在著設備體積大或測距時間長、動態性能差 的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種距離測量裝置， 利用該裝置可W高精度測量出應答機和詢問機之間的實際距離。本專利技術還提供了利用該裝 置的距離測量方法及實際距離測量方法。 本專利技術解決上述問題所采用的技術方案是： 一種距離測量裝置，包括詢問機和應答機，所述詢問機包括：T/R組件A、調制解調模塊 A、 基帶信號采集模塊A、基帶信號生成模塊A、控制器AW及與控制器A連接的存儲器A; T/R組件A用于接收和發送射頻信號；調制解調模塊A用于從T/R組件A中接收射頻 信號并解調成I、Q兩路模擬基帶信號發送給基帶信號采集模塊A，并從基帶信號生成模塊 A中接收I、Q兩路模擬基帶信號并調制成射頻信號發送給T/R組件A;基帶信號采集模塊A 用于將調制解調模塊A輸出的I、Q兩路模擬基帶信號轉化為I、Q兩路數字基帶信號并發送 給控制器A;基帶信號生成模塊A用于將控制器A發送的I、Q兩路數字基帶信號轉換成I、 Q兩路模擬基帶信號并發送給調制解調模塊A;控制器A用于將存儲器A中存儲的I、Q兩路 數字基帶信號發送給基帶信號生成模塊A，從基帶信號采集模塊A接收I、Q兩路數字基帶 信號，并根據接收的數字基帶信號和從存儲器A中讀取的數字基帶信號計算應答機與詢問 機的距離； 所述應答機包括：T/R組件B、調制解調模塊B、基帶信號采集模塊B、基帶信號生成模塊 B、 包絡檢波器、控制器BW及與控制器B連接的存儲器B;所述控制器B具有延時時間預設 模塊，延時時間預設模塊用于設置應答機的信號發送延時時間； T/R組件B用于接收和發送射頻信號；調制解調模塊B用于從T/R組件B中接收射頻信 號并解調成I、Q兩路模擬基帶信號發送給基帶信號采集模塊B，并從基帶信號生成模塊B中 接收I、Q兩路模擬基帶信號并調制成射頻信號發送給T/R組件B;基帶信號采集模塊B用于 將調制解調模塊B輸出的I、Q兩路模擬基帶信號轉化為I、Q兩路數字基帶信號并發送給控 制器B;基帶信號生成模塊B用于將控制器B發送的I、Q兩路數字基帶信號轉換成I、Q兩 路模擬基帶信號并發送給調制解調模塊B;控制器B用于從基帶信號采集模塊B接收I、Q兩 路數字基帶信號存儲到存儲器B中，并在到達延時時間后讀取存儲器B中的I、Q兩路數字 基帶信號發送給基帶信號生成模塊B;所述包絡檢波器的輸入端連接調制解調模塊B、輸出 端連接控制器B，用于檢測詢問機信號是否來臨，并在詢問機信號來臨時產生一個觸發信號 輸出至控制器B，觸發控制器B啟動基帶信號采集模塊B開始采集模擬基帶信號；此處所述 的采集模擬基帶信號就是指基帶信號采集模塊B將調制解調模塊B輸出的I、Q兩路模擬基 帶信號轉化為I、Q兩路數字基帶信號并發送給控制器B，該過程就是基帶信號采集模塊B采 集模擬基帶信號的過程。本技術方案中，距離測量裝置能夠通過預設參數來控制應答機的 轉發信號的延時時間長短，延時時間可W靈活設置，還可W采用不同延時區分不同應答機， 因此能夠在大量應答機情形下保持高動態性，可W高精度測量出應答機和詢問機之間的距 離。 作為本專利技術的進一步改進，所述T/R組件B和T/R組件A的結構相同，均包括天 線、收發開關、低噪聲放大器、功率放大器W及2個帶通濾波器；收發開關與天線相連，用于 控制發射射頻信號和接收射頻信號的切換，一個帶通濾波器連接在收發開關的輸出端與低 噪聲放大器的輸入端之間，功率放大器連接在另一個帶通濾波器的輸出端與收發開關的輸 入端之間。 作為本專利技術的又一改進，所述調制解調模塊A包括本振FSU0/90。功分器G1、正 交解調器A和正交調制器A;0/90°功分器G1的輸入端連接本振FS1的輸出端； 正交解調器A包括I路混頻器化1、Q路混頻器化2、I路帶通濾波器BPF13、Q路帶通 濾波器BPF14、I路放大器F11、Q路放大器F12,I路混頻器化1、Q路混頻器化2的信號輸 入端均與T/R組件A的輸出端相連，I路混頻器H11的本振輸入端連接0/90°功分器G1的 0°直通端口，Q路混頻器化2的本振輸入端連接0/90。功分器G1的90。移相輸出端口； I路帶通濾波器BPF本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種距離測量裝置，包括詢問機和應答機，其特征在于，所述詢問機包括：T/R組件A、調制解調模塊A、基帶信號采集模塊A、基帶信號生成模塊A、控制器A以及與控制器A連接的存儲器A；T/R組件A用于接收和發送射頻信號；調制解調模塊A用于從T/R組件A中接收射頻信號并解調成I、Q兩路模擬基帶信號發送給基帶信號采集模塊A，并從基帶信號生成模塊A中接收I、Q兩路模擬基帶信號并調制成射頻信號發送給T/R組件A；基帶信號采集模塊A用于將調制解調模塊A輸出的I、Q兩路模擬基帶信號轉化為I、Q兩路數字基帶信號并發送給控制器A；基帶信號生成模塊A用于將控制器A發送的I、Q兩路數字基帶信號轉換成I、Q兩路模擬基帶信號并發送給調制解調模塊A；控制器A用于將存儲器A中存儲的I、Q兩路數字基帶信號發送給基帶信號生成模塊A，從基帶信號采集模塊A接收I、Q兩路數字基帶信號，并根據接收的數字基帶信號和從存儲器A中讀取的數字基帶信號計算應答機與詢問機的距離；所述應答機包括：T/R組件B、調制解調模塊B、基帶信號采集模塊B、基帶信號生成模塊B、包絡檢波器、控制器B以及與控制器B連接的存儲器B；所述控制器B具有延時時間預設模塊，延時時間預設模塊用于設置應答機的信號發送延時時間；T/R組件B用于接收和發送射頻信號；調制解調模塊B用于從T/R組件B中接收射頻信號并解調成I、Q兩路模擬基帶信號發送給基帶信號采集模塊B，并從基帶信號生成模塊B中接收I、Q兩路模擬基帶信號并調制成射頻信號發送給T/R組件B；基帶信號采集模塊B用于將調制解調模塊B輸出的I、Q兩路模擬基帶信號轉化為I、Q兩路數字基帶信號并發送給控制器B；基帶信號生成模塊B用于將控制器B發送的I、Q兩路數字基帶信號轉換成I、Q兩路模擬基帶信號并發送給調制解調模塊B；控制器B用于從基帶信號采集模塊B接收I、Q兩路數字基帶信號存儲到存儲器B中，并在到達延時時間后讀取存儲器B中的I、Q兩路數字基帶信號發送給基帶信號生成模塊B；所述包絡檢波器的輸入端連接調制解調模塊B、輸出端連接控制器B，用于檢測詢問機信號是否來臨，并在詢問機信號來臨時產生一個觸發信號輸出至控制器B，觸發控制器B啟動基帶信號采集模塊B開始采集模擬基帶信號。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳祝明，陳健，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51
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