基于DSP的小波变换在雷达回波信号去噪中的研究

发布时间：2017-09-13 12:05

  本文关键词：基于DSP的小波变换在雷达回波信号去噪中的研究

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【摘要】：随着当今高科技的迅猛发展,在人们的日常生活中,雷达已不再是那么的遥不可及。雷达的应用领域从最初的军事领域已经迅速扩展到气象预报、资源探测、环境监测以及工业等领域。FMCW雷达物位计在工业生产领域的应用比较广泛,主要用来测量诸如化工、石油、水泥等物料存储罐中物料的多少。由于雷达物位计系统比较复杂,雷达测距环境千差万别,实际采集所得的雷达回波信号中往往夹杂有许多杂波,诸如白噪声、地杂波以及系统硬件自身产热产生的噪声信号,这些信号影响主频信号的提取,不可避免的影响了雷达物位计测距的精度,严重时还会覆盖主频信号,使得雷达不能工作。因此,对雷达回波信号中噪声信号降噪的研究具有重要的意义。本文主要针对基于DSP的FMCW雷达物位计的回波信号,采用小波变换降噪的方法进行研究,通过对影响雷达测距精度的主要因素以及雷达回波信号的特征进行分析,将小波变换的时频特性应用于回波信号降噪处理中,并设计了雷达回波信号的小波去噪系统,该系统基于DSP平台实现。首先对小波变换的基本理论进行简单介绍,为全文打下理论基础。在分析了影响雷达测距的主要因素后,本文采用同步信号去回扫的方法对回波信号进行初步处理,减少了其中的杂波。然后对小波阈值去噪的高频系数置零法、默认阈值法、软硬阈值法进行实验对比,最终确定最佳阈值去噪的方法,即折衷阈值去噪法,这也是本文的创新点。最后,在DSP上进行软件设计,对小波变换的Mallat快速算法进行设计,并给出了相应的处理流程图,在CCS3.3上实现仿真处理,并与Matlab下仿真的数据进行对比,最终结果表明采用DSP实现回波信号的小波去噪处理不仅能够很好的去除雷达回波信号中的噪声,而且能改善测距系统快速反应的要求。
【关键词】：FMCW 雷达 小波变换 阈值去噪 DSP 信号处理
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 课题的研究内容与论文结构安排12-14
• 第二章 小波变换和降噪理论14-20
• 2.1 小波变换基本理论14-17
• 2.1.1 小波定义14-16
• 2.1.2 连续小波变换16
• 2.1.3 离散小波变换16-17
• 2.1.4 多分辨率分析及正交Mallat算法17
• 2.2 几种常见的小波函数17-18
• 2.2.1 Haar小波17-18
• 2.2.2 Daubechies（db N）小波18
• 2.2.3 Symlets（sym N）小波18
• 2.3 小波去噪原理18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 雷达回波信号特征分析及信号预处理20-28
• 3.1 雷达物位计技术20-21
• 3.1.1 雷达物位计概述20-21
• 3.1.2 雷达物位计测距原理21
• 3.2 雷达回波信号噪声模型分析21-24
• 3.3 雷达回波信号去回扫预处理24-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第四章 仿真实验及数据分析28-43
• 4.1 小波去噪方法简介28
• 4.2 小波降噪的指标28-30
• 4.2.1 信号降噪的准则28-29
• 4.2.2 信噪比和均方根误差29
• 4.2.3 小波基本函数的选取及最佳分解层数的确定29-30
• 4.3 仿真实验及数据分析30-42
• 4.3.1 小波工具箱介绍30-32
• 4.3.2 回波信号的小波分解32-34
• 4.3.3 小波阈值去噪法仿真34-37
• 4.3.4 改进的阈值去噪算法及仿真37-39
• 4.3.5 数据分析39-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 基于DSP的小波去噪算法的仿真分析43-54
• 5.1 芯片选型43-47
• 5.1.1 TMS320F28335最小系统介绍43-46
• 5.1.2 AD采样模块46-47
• 5.1.3 DSP内存扩展IS61LV51216芯片介绍47
• 5.2 DSP软件开发环境47
• 5.3 小波去噪算法在DSP中的实现47-50
• 5.4 仿真实验及数据分析50-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第六章 总结与展望54-56
• 6.1 全文总结54
• 6.2 展望54-56
• 参考文献56-59
• 发表论文和科研情况说明59-60
• 致谢60-61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 石星;小波变换在雷达信号处理中的应用[J];电讯技术;1999年04期

2 张剑;师学明;刘梦花;;平稳小波变换在探地雷达资料降噪中的应用[J];工程地球物理学报;2008年05期

3 马晓岩,李广柱,张贤达;基于小波变换的雷达信噪比改善分析[J];清华大学学报(自然科学版);2003年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 刘红艳;基于DSP的小波去噪在涡街流量计中的应用研究[D];东华大学;2008年

2 蔡芳芳;基于PC机的雷达料位仪信号处理系统的研究[D];南京林业大学;2009年

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本文编号：843600