[發明專利]一種帶有頻率細化插值的高精度液位測量方法

有效

• 申請號: 201410669266.5
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN105675083B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 郭明明;彭向軍;謝金華;王福友;孫菲;聶巖峰
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司雷華電子技術研究所
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284;G01S13/34
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明提供了一種帶有頻率細化插值的高精度液位測量方法，包括以下步驟：對由回波信號和發射信號相減得到的差頻信號進行快速傅里葉變換，得到差頻信號的功率譜；找到所述差頻信號功率譜的峰值點，再在峰值點的相鄰兩點中找到幅度較大的點記為次大值點；以差頻信號功率譜的峰值點和次大值點所對應的頻率為起始邊界點，確定一個初始搜索范圍，在確定的初始搜索范圍的中點位置進行頻率插值，將邊界點和中點作為一組頻率插值點，計算每組頻率插值點所對應的離散傅里葉變換結果，找出每組離散傅里葉變換結果中幅度值最大的兩個點所對應的頻率作為新的邊界點，構成新的搜索范圍，在新的搜索范圍中繼續進行頻率插值。

技術領域

本發明屬于液位計雷達領域，涉及一種基于頻率細化插值的線性調頻連續波雷達高精度液位距離測量方法。

背景技術

線性調頻連續波雷達是一種通過對連續波進行頻率調制來獲得目標的距離與速度信息的雷達體制，其發射信號的頻率在一個調頻周期內線性變化，調頻周期遠遠大于雷達最大作用距離所對應的回波延時。由于接收到的回波信號相對發射信號存在時間延遲，當雷達與目標相對靜止時，回波信號與發射信號對應的本振頻率之間的頻率差即為因距離延遲產生的頻率差。線性調頻連續波雷達即是通過對回波信號與發射信號之間的頻率差進行測量，然后利用回波信號與發射信號之間的頻率差與目標距離之間的關系實現對目標距離的測量。

因此，線性調頻連續波雷達的測距精度取決于雷達對回波信號與發射信號之間的頻率差的測頻精度。當雷達參數一定的情況下，測頻精度由發射信號的調頻帶寬決定，發射信號的調頻帶寬越大，測頻精度越高。但是，由于受到計算能力和硬件條件等的限制，液位計雷達并不能無限地提高發射信號的調頻帶寬。因此現有的方法提高液位計雷達測距精度的能力十分有限，遠不能達到1mm的水平。

發明內容

提供一種基于頻率插值的線性調頻連續波液位計雷達高精度液位距離測量方法，通過使用頻率插值方法對回波信號與發射信號之間的頻率差進行高精度估計，達到提高液位計雷達測距精度的目的。

本發明提供了一種帶有頻率細化插值的高精度液位測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

對由回波信號和發射信號相減得到的差頻信號進行快速傅里葉變換，得到差頻信號的功率譜；

找到所述差頻信號功率譜的峰值點，再在峰值點的相鄰兩點中找到幅度較大的點記為次大值點；

以差頻信號功率譜的峰值點和次大值點所對應的頻率為起始邊界點，確定一個初始搜索范圍，在確定的初始搜索范圍的中點位置進行頻率插值，將邊界點和中點作為一組頻率插值點，計算每組頻率插值點所對應的離散傅里葉變換結果，找出每組離散傅里葉變換結果中幅度值最大的兩個點所對應的頻率作為新的邊界點，構成新的搜索范圍，在新的搜索范圍中繼續進行頻率插值；

當新的搜索范圍的頻率插值點中的邊界點所對應的離散傅里葉變換結果相等時，所找到的新的搜索范圍的頻率插值點中的中點所對應的頻率即為差頻信號中心頻率所對應的最優頻譜分量；

最后使用所述的最優頻譜分量計算出對應的高精度液位距離。

提供了一種高精度液位測量方法，通過頻率插值對回波信號與發射信號之間的頻率差進行高精度估計，可以將液位計雷達的液位距離測量精度提高到1mm。

具體實施方式

下面通過具體的實施方式對本發明做進一步的說明。

對某型液位計雷達進行高精度液位距離測量時，根據技術指標設定液位計雷達發射信號的調頻帶寬為2GHz，頻率調制時間為10.24ms，采樣率為100kHz，信噪比為26dB。