协作式微波高精度测距技术研究

发布时间：2017-08-15 08:16

  本文关键词：协作式微波高精度测距技术研究

  更多相关文章： 滑坡监测 高精度测距 数字基带 相位差 转发器

【摘要】：我国是地质灾害多发国家之一,尤以滑坡灾害的影响最为严重。据不完全统计,中国有70多座城市和460多个县市受到滑坡灾害的威胁及危害,平均每年至少造成15~23亿元的经济损失。滑坡监测及预警是保护人民生命财产安全的最有效手段,目前我国的滑坡监测方法主要还是一些传统的监测方法,普遍存在自动化程度低、效率不高的问题,也有些采用高精度测距仪的监测方法,但不具备全天时全天候的特点,且价格昂贵,难以推广普及。针对恶劣环境下高精度的自动化滑坡监测需求,本文研究了微波高精度测距系统中的关键技术,提出了一种数字基带转发信标,并设计基于该技术方案的滑坡监测系统,在此基础上对系统性能进行了理论及仿真分析,本文在最后研制了原理验证系统,并开展实验对滑坡监测系统中的关键技术进行了物理验证。主要工作有:(1)对微波测距方法及协作式微波测距同步技术进行了研究。对比研究了脉冲法、频率法、相位法三种不同测距原理的测距方法及特点,在此基础上确定利用相位法测距来实现滑坡监测;同时对测距系统中的同步技术进行了研究,重点对协作式微波测距技术的自同步性能进行了研究;(2)对微波高精度测距系统中的关键技术进行了研究。提出了基于数字基带转发、基于数字中频的微波信标转发技术,同时研究了高精度相位差测量技术及相位法测距模糊技术;(3)基于微波高精度测距的关键技术的研究,本文设计了基于微波测距的滑坡监测系统。从需求出发,结合滑坡监测的实际应用场景,本文研究设计了滑坡监测系统的总体方案,并对主要参数进行了论证,设计应答机、询问机及系统工作时序,并在此基础上对滑坡监测系统的测距性能进行了理论及仿真分析;(4)研制了基于数字基带转发技术的高精度测距原理验证系统,并制定了原理验证实验方案。根据实验方案实施了实验,通过对采集到的数据进行处理分析,验证了数字基带转发技术的可行性,并验证了基于该技术的高精度测距技术的测距性能。
【关键词】：滑坡监测 高精度测距 数字基带 相位差 转发器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究动态12-15
• 1.3 本文主要工作及内容15-16
• 第二章 协作式微波测距技术基础16-25
• 2.1 微波测距方法及基本原理16-21
• 2.1.1 脉冲法16-18
• 2.1.2 频率法18-19
• 2.1.3 相位法19-20
• 2.1.4 不同测距方法的对比20-21
• 2.2 协作式微波测距同步技术21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 微波高精度测距系统的关键技术研究25-43
• 3.1 微波信标的转发技术25-31
• 3.1.1 数字基带转发技术方案25-28
• 3.1.2 数字中频转发技术方案28-31
• 3.2 高精度相位差测量技术31-40
• 3.2.1 相位差的模拟测量技术31-32
• 3.2.2 相位差的数字测量技术32-40
• 3.2.2.1 数字相关分析法32-34
• 3.2.2.2 I/Q解调测量相位34
• 3.2.2.3 FFT谱分析法34-35
• 3.2.2.4 最小二乘法35-37
• 3.2.2.5 数字测相技术对比37-40
• 3.3 相位测距解模糊40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 基于微波测距的滑坡监测系统的设计43-66
• 4.1 功能需求及技术参数43-44
• 4.2 系统方案设计44-56
• 4.2.1 系统的总体方案及参数论证44-47
• 4.2.1.1 系统总体方案设计44
• 4.2.1.2 工作频率44-45
• 4.2.1.3 天线45
• 4.2.1.4 发射功率45-47
• 4.2.2 应答机的设计47-53
• 4.2.2.1 射频前端模块47-48
• 4.2.2.2 正交调制与解调模块48-51
• 4.2.2.3 基带信号处理与控制模块51-52
• 4.2.2.4 时钟模块与通信模块52-53
• 4.2.3 询问机的设计53-54
• 4.2.4 系统工作时序设计54-56
• 4.3 系统性能分析与仿真56-65
• 4.3.1 距离解算56-58
• 4.3.2 同步对测距性能的影响58-59
• 4.3.3 正交幅相一致性对测距性能的影响59-63
• 4.3.4 孔径效应及采样时钟抖动对测距性能的影响63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 原理验证系统的研制与实验验证66-79
• 5.1 实验目的66
• 5.2 实验原理与方案66-68
• 5.3 实验方法与步骤68-70
• 5.4 实验数据与结果分析70-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 全文总结与展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85
• 攻硕期间取得的研究成果85-86

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本文编号：677122