一種基于載波相位的多通道偽距測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波信號(hào)測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種基于載波相位的多通道偽距測(cè)量裝 置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多通道偽距測(cè)量系統(tǒng)是基于直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，對(duì)于實(shí)際的載波相位測(cè)距系統(tǒng)來 說，只要當(dāng)被測(cè)距離大于波長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)距離模糊，而且整周期模糊的解算非常麻煩。
[0003] 現(xiàn)有的偽碼測(cè)距系統(tǒng)基于直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，偽碼在空間傳輸時(shí)所占有的帶寬相 對(duì)較寬，而接收端又采用相關(guān)解擴(kuò)使有用帶寬信息的信號(hào)恢復(fù)成窄帶信號(hào)，然后通過窄帶 濾波技術(shù)提取有用信號(hào)。
[0004] 然而，現(xiàn)有的偽碼測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量精度較低，它的測(cè)量精度受碼元寬度的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于載波相位的多通道偽距測(cè)量裝置及 方法，實(shí)現(xiàn)了多通道測(cè)距，同時(shí)降低了多通道測(cè)距所消耗的資源，并提高了測(cè)距精度。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
[0007] 第一方面，本發(fā)明提供了一種基于載波相位的多通道偽距測(cè)量裝置，包括依次連 接的衰減器模塊、射頻多路開關(guān)模塊、射頻下變頻模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、中頻下變頻模塊、碼 捕獲模塊、碼跟蹤模塊、碼相位載波相位解算模塊；
[0008] 所述衰減器模塊包括第一衰減器至第η衰減器，η多1，所述第η衰減器用于對(duì)被 測(cè)系統(tǒng)第η通道輸出的信號(hào)的功率進(jìn)行衰減；所述被測(cè)系統(tǒng)輸出的信號(hào)的碼片速率為Y ;
[0009] 所述射頻多路開關(guān)模塊用于對(duì)被測(cè)系統(tǒng)第η通道輸出的信號(hào)進(jìn)行時(shí)分切換；
[0010] 所述射頻下變頻模塊用于對(duì)輸入其中的某一路信號(hào)進(jìn)行射頻下變頻至中頻信 號(hào)；
[0011] 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將所述中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)；
[0012] 所述中頻下變頻模塊用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到兩路基帶信號(hào)， 包括I路基帶信號(hào)和Q路基帶信號(hào)；
[0013] 所述碼捕獲模塊用于對(duì)得到的兩路基帶信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算和相關(guān)峰檢測(cè)，得到相 關(guān)峰信號(hào)并判決得到捕獲標(biāo)志及當(dāng)前碼相位；
[0014] 所述碼跟蹤模塊用于產(chǎn)生以捕獲后的當(dāng)前碼相位為起始相位的本地碼對(duì)輸入信 號(hào)進(jìn)行跟蹤；
[0015] 所述碼相位載波相位解算模塊用于計(jì)算出偽碼測(cè)距結(jié)果和載波測(cè)距結(jié)果并得出 最終測(cè)距結(jié)果。
[0016] 其中，所述碼相位載波相位解算模塊具體用于：
[0017] 獲取通道i的載波相位Θ i:
[0018] 獲取通道i的偽碼相位Fhase_Codei;
[0019] 獲取通道i的偽碼時(shí)延差T_delayiQ:
[0020] T_delayi(l= T_delay i-T-delay。；其中，
，T_delay。 為預(yù)設(shè)的參考偽碼時(shí)延；
[0021] 當(dāng)Ldelay# 0時(shí)，通道i的載波相對(duì)相位：C_Delta_ Θ i(|= Θ Q- Θ i;否貝I」，C_ Delta_0iQ= θ「θ。，其中，Θ。為預(yù)設(shè)的參考通道載波相位；
[0022] 若 C_Delta_ Θ iQ〈〇,則將 C_Delta_ Θ iQ統(tǒng)一到 〇 ~360 周期內(nèi)：
[0023] C_Delta_ Θ i〇= C_Delta_ Θ i〇+360 ;
[0024] 獲取通道i的通道間時(shí)延差即可獲得最終測(cè)距結(jié)果，其中通道i的通道間時(shí)延差 為：
[0025]
[0026] 其中，T_Delta_Phasei為載波時(shí)延；
[0027]
; fs為射頻載波頻率。
[0028] 其中，所述碼跟蹤模塊包括偽碼跟蹤環(huán)路，所述偽碼跟蹤環(huán)路包括鑒相器、環(huán)路濾 波器和碼NCO ;
[0029] 所述鑒相器用于根據(jù)捕獲后輸出的信號(hào)分別和本地對(duì)應(yīng)的PN碼的當(dāng)前路、超前 路和滯后路進(jìn)行數(shù)字匹配濾波得到的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)積鑒相，并將鑒相結(jié)果輸入到環(huán) 路濾波器；
[0030] 所述環(huán)路濾波器將環(huán)路濾波結(jié)果輸入到所述碼NC0,以控制調(diào)節(jié)本地碼的輸出碼 相位提高跟蹤精度，輸出跟蹤后的當(dāng)前碼相位和I、Q兩路的相關(guān)峰值。
[0031] 其中，所述偽碼跟蹤環(huán)路為一階環(huán)路。
[0032] 其中，所述中頻下變頻模塊還用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高頻信號(hào)濾除。
[0033] 其中，所述射頻下變頻模塊所采用的中頻采樣速率為所述被測(cè)系統(tǒng)輸出的信號(hào)的 碼片速率的非整數(shù)倍。
[0034] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種基于載波相位的多通道偽距測(cè)量方法，包括：
[0035] S1、接收被測(cè)系統(tǒng)輸出的多路信號(hào)，所述多路信號(hào)由被測(cè)系統(tǒng)的多個(gè)通道分別輸 出；所述被測(cè)系統(tǒng)輸出的信號(hào)的碼片速率為Y ;
[0036] S2、對(duì)接收的多路信號(hào)進(jìn)行衰減并控制所述多路信號(hào)按照時(shí)分方式進(jìn)行后續(xù)步驟 S2-S6 ；
[0037] S3、對(duì)某一路信號(hào)進(jìn)行射頻下變頻至中頻信號(hào)；
[0038] S4、將所述中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)；
[0039] S5、對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到兩路基帶信號(hào)，包括I路基帶信號(hào)和Q 路基帶信號(hào)；
[0040] S6、對(duì)得到的基帶信號(hào)進(jìn)行偽碼捕獲和跟蹤得到當(dāng)前碼相位及I路和Q路相關(guān)峰 的結(jié)果，并根據(jù)得到的當(dāng)前碼相位和載波相位獲取測(cè)距結(jié)果。
[0041] 其中，所述步驟S6包括：
[0042] 獲取通道i的載波相位Θ i:
[0043] 獲取通道i的偽碼相位FhaseJodei;
[0044] 獲取通道i的偽碼時(shí)延差T_delayi(l:
[0045] T_delayi(l= T_delay i-T-delay。；其中， T_delay0 為預(yù)設(shè)的參考偽碼時(shí)延；
[0046] 當(dāng) Ldelay# 0 時(shí)，通道 i 的載波相對(duì)相位：C_Delta_ Θ i(|= Θ Q- Θ i;否貝lj，C_ Delta_0iQ= θ「θ。，其中，Θ。為預(yù)設(shè)的參考通道載波相位；
[0047] 若 C_Delta_ Θ iQ〈〇,則將 C_Delta_ Θ iQ統(tǒng)一到 〇 ~360 周期內(nèi)：
[0048] C_Delta_ Θ i〇= C_Delta_ Θ i〇+360 ;
[0049] 獲取通道i的通道間時(shí)延差即可獲得最終測(cè)距結(jié)果，其中通道i的通道間時(shí)延差 為：
[0050]
[0051] 其中，T_Delta_Phasei為載波時(shí)延；
[0052]
fs為射頻載波頻率。
[0053] 其中，所述步驟S5在對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻時(shí)，還對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 高頻信號(hào)濾除。
[0054] 其中，所述步驟S3射頻下變頻后在中頻進(jìn)行信號(hào)處理，采用中頻測(cè)量射頻的幅相 關(guān)系。
[0055] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明首先對(duì)接收的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行衰減并控制射頻多路開 關(guān)的切換使多路信號(hào)時(shí)分進(jìn)入系統(tǒng)，然后對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的射頻信號(hào)進(jìn)行射頻下變頻到中頻信 號(hào)，接著將射頻下變頻后的中頻信號(hào)輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊得到數(shù)字信號(hào)，用數(shù)字下變頻模塊 將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)下變頻到基帶，對(duì)得到的基帶信號(hào)進(jìn)行偽碼捕獲和跟蹤得到當(dāng)前碼相 位及I路和Q路相關(guān)峰的結(jié)果，并通過得到的碼相位和載波相位求出測(cè)距結(jié)果。本發(fā)明解 決了現(xiàn)有的測(cè)距系統(tǒng)可同時(shí)測(cè)量的通道數(shù)少，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、測(cè)量精度低的問題，實(shí)現(xiàn)了多通 道測(cè)距，同時(shí)降低了多通道測(cè)距所消耗的資源，并提高了測(cè)距精度。
【附圖說明】
[0056] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0057] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的基于載波相位的多通道偽距測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0058] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的偽碼捕獲流程示意圖；
[0059] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的偽碼跟蹤環(huán)路流程示意圖；
[0060] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的基于載波相位的多通道偽距測(cè)量方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0062] 實(shí)際應(yīng)用中，由于待測(cè)距離很小，因此對(duì)精度要求較高，考慮到基于載波相位的多 通道偽距測(cè)量精度比偽碼測(cè)距系統(tǒng)精度高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，基于載波相位的多通道偽碼 測(cè)距具有重要的實(shí)際意義。對(duì)于碼片速率為8. 184MHz，載波頻率為2492. 028MHz的多通道 偽距測(cè)量系統(tǒng)來說，只要保證偽碼測(cè)距精度在±200ps以內(nèi)，就可以利用偽碼測(cè)距結(jié)果解 載波相位測(cè)距結(jié)果的整周期模糊，使最終測(cè)距精度達(dá)到lps，且多通道偽距測(cè)量系統(tǒng)可測(cè) 的通道數(shù)多，對(duì)多通道來說消耗的資源少，只需單片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片即可實(shí)現(xiàn)多通道偽距測(cè) 量，是傳統(tǒng)測(cè)距方法所無法同時(shí)兼顧的。
[0063]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的基于載波相位的多通道偽距測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖，參見圖1，包括依次連接的衰減器模塊、射頻多路開關(guān)