数字雷达液位仪信号处理方法研究及系统实现

摘要

本论文的任务之一就是完成数字式雷达液位仪信号处理部分的软、硬件设计，充分发挥数字式信号处理系统的优越性。论文的另一个研究重点，是针对连续波雷达液位信号的算法研究，以满足系统对复杂环境下液位信号处理的精度要求。主要工作包括以下的内容： 概括介绍了液位测量技术的发展现状，阐述了数字式雷达液位测量技术的优点和适用性。介绍了离散傅立叶变换的原理，功率谱估计(AR模型)的方法，以及快速傅立叶变换(FFT)法和AR模型法在应用上的局限性。 提出了一种适用性较强的频率细分方法-相关顺序匹配法(SCM)，并针对真实信号给出了相应的综合改进办法，即FFT法-AR模型法-SCM法的逐级的分析处理方案。系统测试显示基于此方案的液位信号分析获得了较高的测量精度，取得了良好的测试结果。 雷达液位仪数字信号处理板的软、硬件设计，安装调试是本论文研究的另一个重点，主CPU采用美国Cygnal公司的系统型MCU芯片C8051F020。软件部分采用C语言编制，包含了算法实现、通信、显示以及监控中心主机测量及整体运行情况界面设计等。液位测量信号经变换处理，液位信息送到监控中心，实现对储灌液位情况的实时监测、调整。 综合应用了FFT和AR模型功率谱估计的分析方法，提出的逐级的分析处理方法，在一定程度上解决了分段信号过短和频率漂移条件下，数字信号处理的高精度分析问题。雷达液位仪数字信号处理板的软、硬件设计稳定可靠，运行良好。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章数字信号处理的频率测量方法

2.1谱分析原理与方法

2.2连续时间信号的抽样

2.3傅立叶变换原理及算法

2.4快速傅立叶变换

2.5AR模型谱估计

2.6基于标准函数的相关顺序匹配谱估计法(SCM)

第三章液位测量信号频率测量方法研究

第四章数字式雷达液位测量系统的硬件设计

第五章数字式雷达液位测量系统的软件设计

5.1初始化程序

5.2中断服务程序

5.3通讯程序设计

5.4系统调试通信协议

5.5 FFT算法的软件实现

5.5功率谱估计的算法实现

5.6管理监控软件设计

第六章试验与总结

参考文献

在学期间发表的论文

致谢

附录1信号处理板原理图

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