GPS定位信号相位法测距

　　相位法测距的基本原理如图 4-2 所示。由载波光源发出的光信号通过调制器(Modulator)进行调制，输出成为光强随高频信号变化的调制光波(Modulated Light)，射向被测目标。与此同时，高频信号发生器也向混频器A 发出相同频率的参考信号，调制光波经由被测目标反射后回到接收装置，继而又进入混频器B，成为测距信号。由此，只要比较参考信号与测距信号之间的相位移(Displacement Phase)，就能得出被测距离。

　　如果把调制光在被测距离上往返路程拉直，则有图4-3 所示波形。

　　由图4-3 可知，调制光在被测距离上往返的相位差为：

　　假设调制信号波长为λ，则被测距离为：

　　式中N 为相位差整周数(整周波数)，ΔФ/2π 为不足一周的波数。

　　在相位式测距仪中，ΔФ 一般可以直接测定，而N 却不能直接测量。这样一来，距离值将无法唯一确定。

　　从(4-5)式可以看出，如果调制信号的波长的1/2(也称测尺长度)，超过待定距离d，即λ/2>d，则有整周波数N=0。于是，被测距离为：

　　为了唯一确定距离值，就必须选择较长的测尺。但由于仪器的测相精度有限(设为10-3)

　　如表4-1 所示，测距误差随着测尺长度的增加而扩大，测程越长测距精度越低。

　　鉴于测程与精度存在矛盾，可以选用一组测尺(两个或两个以上不同波长的调制光)共同测距，以长测尺来确定大数，以短测尺来保证精度。例如测量一段长度为767.68m，选用两把测尺分别为λ1/2=1 000m 和λ2/2=10m。用λ1 可以测得不足1 000m 的尾数为767m，用λ2 可以测得不足10m 的尾数为7.68m，将两者组合起来即为767.68m。这样做既保障测程足够长，又能保障相当的测距精度。相位式测距仪一般采用红外光作为载波，精度可达0.5～10mm。测距的方式除了脉冲法和相位法还有很多，这里不再一一介绍。

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