一种雷达物位计的目标跟踪测距方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种雷达物位计的目标跟踪测距方法及系统，包括S110：接收回波向量；S120：将接收的回波向量与发射信号向量相乘进行混频、第一低通滤波处理，得到差频信号；S130：对差频信号进行AD采样；S140：根据离散频谱绘制出功率谱图；S150：找出目标物对应的波峰位置，并将波峰位置作为选带傅里叶变换的选带中心，进行信号频移；S160：获取滤波信号向量，对滤波信号向量进行重采样；S170：利用横坐标值计算雷达物位计到达目标物的距离；S180：将波峰横坐标值作为下一次选择的波峰位置，重复步骤S150

【技术实现步骤摘要】
一种雷达物位计的目标跟踪测距方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种雷达物位计的目标跟踪测距方法及系统。

技术介绍

[0002]雷达测距是一种非接触式测量技术，可在恶劣环境下稳定工作，不易受雨雪等天气条件的影响，并具有穿透烟雾和灰尘的能力。雷达物位计按使用微波可分为调频连续波雷达物位计和脉冲波雷达物位计，调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave,简称FMCW)雷达物位计具有容易实现、结构相对简单、尺寸小、重量轻以及成本低等优点，在民用/军事领域均得到了广泛的应用。
[0003]现有调频连续波雷达物位计的工作原理中，在测量过程中应用按照线性变化的高频信号，雷达物位计的信号从天线发出，在被测面反射，回波被天线接收。雷达物位计信号的发出与回波接收的频率差被进一步处理，使频率差对应于测量距离。比如，一个大的频率差应对于一个较大的测量距离。利用快速傅里叶变换(FFT)将频率差转化为频谱差，进而换算出测量距离。但是在被测面工况比较复杂的情况下，比如被测面处于连续小幅度变化状态存在虚假回波，或者被测变存在干扰物的情况下，无法稳定获取跟踪测量数据。

技术实现思路

[0004]本申请实施例通过提供一种雷达物位计的目标跟踪测距方法及系统，解决了现有技术中由于目标物处于连续小幅度变化导致存在虚假回波、且存在随机干扰物的场景而无法稳定跟踪测量的技术问题，实现了基于选带傅里叶变换ZFFT，雷达物位计跟踪连续不断小幅度变化且存在随机干扰的目标物，以较低的计算量稳定跟踪测量目标物的距离。
[0005]第一方面，本申请提供了一种雷达物位计的目标跟踪测距方法，将雷达物位计接收的回波混频后利用选带傅里叶变换进行运算处理，以实时跟踪目标物实现测距的方法包括如下步骤：
[0006]S110：发射调频连续波信号向量，接收含有目标物、干扰物在内的回波向量；
[0007]S120：将接收的回波向量与发射信号向量相乘进行混频后，再进行第一低通滤波处理，得到差频信号；
[0008]S130：对差频信号进行AD采样，得到差频信号的离散的信号序列；
[0009]S140：对离散时间信号序列进行快速傅里叶变换，得到离散时间信号序列的离散频谱，并根据离散频谱绘制出功率谱图；
[0010]S150：根据所述功率谱图形状，找出目标物对应的波峰位置，并将波峰位置作为选带傅里叶变换的选带中心，进行信号频移；
[0011]S160：将信号频移后的离散时间信号序列进行第二低通滤波处理，获取滤波信号向量，对滤波信号向量进行重采样；
[0012]S170：对重采样后的滤波信号进行快速傅里叶变换，计算波峰位置在功率谱上的
横坐标值，利用横坐标值计算雷达物位计到达目标物的距离；
[0013]S180：将波峰横坐标值作为下一次选择的波峰位置，重复步骤S150
‑
步骤S170，以此持续跟踪移动变化的目标物。
[0014]进一步地，所述步骤S110中，发射的调频连续波信号向量为发射频率连续不断变化的高频电磁波；所述步骤S120中，将接收的回波向量与发射信号向量相乘进行混频后，进行的第一低通滤波处理方式为模拟信号滤波，以此得到差频信号。
[0015]进一步地，对离散时间信号序列进行快速傅里叶变换之后，还包括计算离散时间信号序列的频率，且频率与雷达物位计距离目标物的距离成正比。
[0016]进一步地，所述步骤S160中，将信号频移后的离散时间信号序列进行第二低通滤波处理时，采用抗混叠滤波处理技术。
[0017]第二方面，本申请提供了一种雷达物位计的目标跟踪测距系统，采用第一方面任意一项所述的方法，包括：信号收发模块、信号获取模块、信号采样模块、功率谱绘制模块、信号频移模块、滤波采样模块、距离计算模块、目标跟踪模块；
[0018]所述信号收发模块配置为发射调频连续波信号向量，接收含有目标物、干扰物在内的回波向量；
[0019]所述信号获取模块配置为将接收的回波向量与发射信号向量相乘进行混频后，再进行第一低通滤波处理，得到差频信号；
[0020]所述信号采样模块配置为对差频信号进行AD采样，得到差频信号的离散时间信号序列；
[0021]所述功率谱绘制模块配置为对离散时间信号序列进行快速傅里叶变换，得到差频信号的离散频谱，并根据离散频谱绘制出功率谱图；
[0022]所述信号频移模块配置为根据所述功率谱图形状，找出目标物对应的波峰位置，并将波峰位置作为选带傅里叶变换的选带中心，进行信号频移；
[0023]所述滤波采样模块配置为将信号频移后的离散时间信号序列进行第二低通滤波处理，获取滤波信号向量，对滤波信号向量进行重采样；
[0024]所述距离计算模块配置为对重采样后的滤波信号进行快速傅里叶变换，计算波峰位置在功率谱上的横坐标值，利用横坐标值计算雷达物位计到达目标物的距离；
[0025]所述目标跟踪模块配置为将波峰横坐标值作为下一次选择的波峰位置，依次重复运行所述信号频移模块、所述滤波采样模块、所述距离计算模块，以此持续跟踪移动变化的目标物。
[0026]第三方面，本申请提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算设备上运行时，导致所述计算设备执行第一方面任一项所述雷达物位计的目标跟踪测距方法。
[0027]第四方面，本申请提供了一种计算设备，包括：
[0028]处理器；
[0029]存储有计算机程序代码的存储器；
[0030]当所述计算机程序代码被所述处理器运行时，导致所述计算设备执行第一方面任一项所述雷达物位计的目标跟踪测距方法。
[0031]本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果：
[0032]对于FMCW的雷达物位计中连续不断小幅度变化的液位场景，且有随机干扰物的情况下，本专利技术利用选带傅里叶变换ZFFT减少快速傅里叶变换中的计算量，且将频谱细化后，提高计算分辨率，实时跟踪需要计算的目标物距离。
附图说明
[0033]图1为本申请实施例一的雷达物位计的目标跟踪测距方法流程示意图；
[0034]图2为本申请实施例一的不同状态下的功率谱形状趋势示意图；
[0035]图3为本申请实施例二中雷达物位计的目标跟踪测距系统的模块框图。
具体实施方式
[0036]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0037]实施例一
[0038]参考附图1所示，本申请实施例提供了一种雷达物位计的目标跟踪测距方法，将雷达物位计接收的回波混频后利用选带傅里叶变换进行运算处理，以实时跟踪目标物实现测距的目的。具体方法包括如下步骤：
[0039]步骤S110：发射调频连续波信号向量，接收含有目标物、干扰物在内的回波向量。
[0040]步骤S12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达物位计的目标跟踪测距方法，其特征在于，雷达物位计接收回波提取差频信号后利用选带傅里叶变换进行运算处理，以实时跟踪目标物实现测距的方法包括如下步骤：S110：发射调频连续波信号向量，接收含有目标物、干扰物在内的回波向量；S120：将接收的回波向量与发射信号向量相乘进行混频后，再进行第一低通滤波处理，得到差频信号；S130：对差频信号进行AD采样，得到差频信号的离散时间信号序列；S140：对离散时间信号序列进行快速傅里叶变换，得到离散时间信号序列的离散频谱，并根据离散频谱绘制出功率谱图；S150：根据所述功率谱图形状，找出目标物对应的波峰位置，并将波峰位置作为选带傅里叶变换的选带中心，进行信号频移；S160：将信号频移后的离散时间信号序列进行第二低通滤波处理，获取滤波信号向量，对滤波信号向量进行重采样；S170：对重采样后的滤波信号进行快速傅里叶变换，计算波峰位置在功率谱上的横坐标值，利用横坐标值计算雷达物位计到达目标物的距离；S180：将波峰横坐标值作为下一次选择的波峰位置，重复步骤S150
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步骤S170，以此持续跟踪移动变化的目标物。2.如权利要求1所述的雷达物位计的目标跟踪测距方法，其特征在于，所述步骤S110中，发射的调频连续波信号向量为发射频率连续不断变化的高频电磁波；所述步骤S120中，将接收的回波向量与发射信号向量相乘进行混频后，进行的第一低通滤波处理方式为模拟信号滤波，以此得到差频信号。3.如权利要求1所述的雷达物位计的目标跟踪测距方法，其特征在于，所述步骤S140中，对离散时间信号序列进行快速傅里叶变换之后，还包括计算离散时间信号序列的频率，且频率与雷达物位计距离目标物的距离成正比。4.如权利要求2所述的雷达物位计的目标跟踪测距方法，其特征在于，所述步骤S130中，所述步骤S160中，将信号频移后的离散时间信号序列进行第二低通滤波处理时，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王景涛，赵克安，俞利明，王志刚，
申请(专利权)人：浙江中控自动化仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：