基于混沌调制信号的MIMO超声波动液面液位测量方法研究

发布时间：2017-11-27 09:28

  本文关键词：基于混沌调制信号的MIMO超声波动液面液位测量方法研究

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【摘要】：液位测量技术在气象、水文、交通甚至国防等众多领域都有广泛的应用,而新型的超声液位测量方法由于方向性好、反射性强以及高性价比等优点成为了一大研究热点。然而,传统的超声液位测量方法大部分都集中在静态液位的单点测量研究改进上,而没有考虑到因水面波动导致动态变化的液位所带来的测量误差。因此,为了提高超声波动液面液位测量的精度,本文将MIMO雷达技术应用于超声液位测量环境,较低系统成本地实现了多通道多点液位采样。本文基于混沌调制信号及MIMO技术对波动液面的超声液位测量方法进行了研究,该方法包含阵元阵列结构、发射信号模型、信号通道分离和波束形成算法这四个关键模块。首先,阵元阵列结构上本文基于等效虚拟阵元技术采用对称均匀结构实现了系统成本和复杂度的简化;其次,在发射信号模型上本文作出了改进,通过对Logistic混沌长序列随机采样选取出相关性能最好的短序列,继而去调制线性调频信号的相位获得了Logistic-LFM复合信号;再次,由于发生信号良好的正交性能本文的通道分离过程十分简单,仅通过相关处理就实现了信号的分离而得到时延信息;最后,本文在常规DBF算法的基础上引入以约束主瓣最优化旁瓣的方法,达到了较好的旁瓣抑制效果。此外,考虑到动态液面上目标点的变动会导致波束形成聚焦点的偏离进而带来测量误差,本文通过一种新的动态聚焦位置设定方法较好解决了该问题,提高了液位测量的精度。本文对改进的液位测量方法进行了仿真分析,结果表明在测量波动液面液位时,该方法与传统的单通道激励测量方法相比在测量精度上得到了较大的提升。与此同时,本文对该方法的影响因素也进行了仿真分析,进一步表明了该方法在不同条件下依然保持着良好的测量性能。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB559;TN911.7

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本文编号：1231403