精密料位测量雷达关键技术研究

发布时间：2017-07-17 03:22

  本文关键词：精密料位测量雷达关键技术研究

  更多相关文章： 精密料位测量雷达 差拍信号 全相位FFT 测频

【摘要】：随着时代的飞速发展,雷达技术发展迅猛,应用的场合也越来越多,并且在工业生产中体现的尤为明显。以调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)为发射信号的精密料位测量雷达在工业测量上起着不可替代的作用,并且在恶劣环境中也能较精确的得到测量结果,是传统测量方法不可比拟的。但是精密料位测量雷达与其它雷达一样,同样会受到噪声的影响,并且针对精密料位测量雷达的传统数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)算法存在着固有的缺陷,会造成测量上的误差。本文针对上述问题,对精密料位测量雷达中关键的测频测距技术进行了深入研究。以下是本文主要研究的内容:1、本文以框图的形式简单介绍了精密料位测量雷达,运用公式推导对精密料位测量雷达差拍信号进行分析,得到频率与距离之间的关系,并讨论多种对测量精度带来影响的因素。2、本文介绍了传统插值测频算法,能量重心测频算法的理论基础。插值算法在频率偏差较小的情况下测量性能不好,而能量重心法在频率偏差较大的情况下测量性能不好。接着针对传统方法利弊,对精密料位测量雷达算法进行改进与创新,提出了基于频率偏差因子分类测频算法,通过仿真的形式验证了算法的可行性与优越性,该算法无论在任意频率偏差情况下都有着良好的测量精度。3、本文而后介绍了全相位FFT(ap FFT,all phase Fast Fourier Transform)的基本原理与特性,并利用ap FFT的幅度特性与相位不变性提出了基于传统FFT与全相位FFT二次测频算法、基于全相位FFT相位差比值估计校正算法、基于全相位FFT相位差的频率偏差分类二次算法。这三种算法稳定性好,并且精度很高,能在低信噪比环境下进行测量,易于硬件实现。4、最后,利用软件无线平台MFSS6842对基于全相位FFT相位差的频率偏差分类二次算法做FPGA实现,并分析与总结了各个模块硬件实现方法与技巧,验证了该精密料位测量雷达信号处理算法的可行性。
【关键词】：精密料位测量雷达 差拍信号 全相位FFT 测频
【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】：TN959.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 精密料位测量雷达国内外动态11-12
• 1.3 本文主要工作12-14
• 第二章 精密料位测量雷达测距原理14-24
• 2.1 精密料位测量雷达结构框图14
• 2.2 精密料位测量雷达差拍信号分析14-16
• 2.3 影响测频精度的因素16-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 基于传统 FFT 的精密料位测量雷达测频算法及仿真24-41
• 3.1 基于插值的测频算法24-30
• 3.2 基于能量重心测频算法30-37
• 3.3 基于频率偏差因子分类测频算法37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 基于全相位 FFT 的精密料位测量雷达测频算法及仿真41-68
• 4.1 全相位FFT算法原理41-45
• 4.2 全相位FFT频谱特性45-49
• 4.3 全相位FFT插值测频算法49-52
• 4.4 全相位FFT能量重心测频算法52-54
• 4.5 基于传统FFT与全相位FFT二次测频算法54-56
• 4.6 全相位FFT相位差测频算法56-59
• 4.7 基于全相位FFT相位差比值估计校正算法59-62
• 4.8 基于全相位FFT相位差的频率偏差分类二次算法62-66
• 4.9 本章小结66-68
• 第五章 精密料位测量雷达关键技术的 FPGA 实现68-75
• 5.1 精密料位测量雷达关键技术实现平台68-69
• 5.2 精密料位测量雷达关键技术的处理流程69-72
• 5.3 精密料位测量雷达FPGA实现的测试结果72-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-76
• 6.1 工作总结75
• 6.2 研究展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间取得的成果80-81

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4 马云辉,高清,刘镔;新型机电式料位测量仪的研制[J];黑龙江电子技术;1994年01期

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2 张成源;;水泥厂料位测量装置更换可研报告——基于固体料仓应用解决方案[A];2010国内外水泥粉磨新技术交流大会暨展览会论文集[C];2010年

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5 ;水泥行业固体料仓料位测量常用方法及选型[A];2012年中国水泥技术年会暨第十四届全国水泥技术交流大会论文集[C];2012年

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7 景博;;无线遥控式超声波智能料位测量系统[A];中国声学学会1999年青年学术会议[CYCA'99]论文集[C];1999年

8 张成源;;电厂原煤仓料位测量常用方法及选型[A];2012火电厂污染物净化与节能技术研讨会论文集[C];2012年

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2 曾晟;用于球磨机料位测量的超声波传播理论分析及系统设计与集成[D];重庆大学;2004年

本文编号：551794