[发明专利]FMCW雷达物位计的回波信号处理方法

说明书

FMCW雷达物位计的回波信号处理方法，针对如何解决在FMCW雷达物位计回波信号提取中频信号时产生测量误差的问题，本发明包括：步骤1、接收FMCW雷达物位计的回波信号，与本振信号混频，混频后进行低通滤波，得到中频信号，对中频信号进行放大、滤波和模数转换，获得频段x(n)；步骤2、将序列x(n)的中心频率移到零频处，再进行低通滤波获得y(n)，对y(n)进行重采样，利用Quinn算法对对重采样后的序列进行频率估计，得到估计频率，将估计频率的频带移频回原位置，获得频率f₁；所述原位置为步骤1获得频段x(n)的中心频率；步骤3、将序列x(n)进行FFT变换，获得本振频率f₂；步骤4、得到中频信号的频谱f₃＝f₁+f₂。

技术领域

本发明涉及一种FMCW雷达物位计的回波信号处理方法，属于雷达监测技术领域。

背景技术

常将雷达物位计分为脉冲式系统或FMCW系统。FMCW雷达物位计具有测量快速稳定，精确度高的特点。调频连续波(FMCW)雷达物位计在一个调频周期内，连续发送频率线性变化的微波，同时接收反射的微波，雷达与目标之间的空间距离，导致当前发送的微波频率与反射的微波频率之间有一个频率差(中频信号，IF)，通过混频就可以得到此中频信号。再对中频信号进行滤波采样、快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)运算，得到其频率，换算得到对应的目标距离。

其中利用快速傅里叶变换获取信号的频谱时，离散傅里叶变换(discreetFourier transform,DFT)运算后，实际的峰值谱线与频谱的峰值谱线不在同一位置，在雷达测量过程中会产生测量误差，因此影响目标测距精度。

发明内容

针对如何解决在FMCW雷达物位计回波信号提取中频信号时产生测量误差的问题，本发明还提供一种FMCW雷达物位计的回波信号处理方法。

本发明的一种FMCW雷达物位计的回波信号处理方法，包括：步骤1、接收FMCW雷达物位计的回波信号，与本振信号混频，混频后进行低通滤波，得到中频信号，对中频信号进行放大、滤波和模数转换，获得频段x(n)；

步骤2、将序列x(n)的中心频率移到零频处，再进行低通滤波获得y(n)，对y(n)进行重采样，利用Quinn算法对对重采样后的序列进行频率估计，得到估计频率，将估计频率的频带移频回原位置，获得频率f₁；所述原位置为步骤1获得频段x(n)的中心频率；

步骤3、将序列x(n)进行FFT变换，获得本振频率f₂；

步骤4、得到中频信号的频谱f₃＝f₁+f₂。

作为优选，所述步骤1中，频段x(n)为：

x(n)＝Aexp(j2πf_snΔt+φ₀)+ω(n)

n＝0,1,2,…,N-1，A表示振幅，f_s表示中心频率，φ₀表示初始相位，ω(n)为方差为2σ²的高斯白噪声分量，N表示频段中序列的数量。

作为优选，所述步骤2中，f_c表示感兴趣频带的中心频率，n表示频段中序列的标号；T_s表示原始采样间隔。

作为优选，步骤2中，重采样的频率f_s′＝f_s/D，且大于f_s，D是细化倍数。

作为优选，利用Quinn算法对对重采样后的序列进行频率估计，得到估计频率f_a：