雷达物位计软件算法说明.docx

法兰距离计算
流程图
信号加窗
信号加窗用于减小频谱泄露,可选择三种窗函数之一:矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗。假设中频信号电压采样数组为v［Ｎ］，采样点数为N（N=１1９9）;加窗实际上是构建一个N点的数组ｗ［Ｎ］，将v［N］和w［N］进行点乘运算；信号加窗后的输出数组x[N］可表示为:
ﻩ ﻩxn=vn*wn （0≤n<N） 　 　　 　　 （1—1)
矩形窗
矩形窗的w［N］是一个全1的数组，相当于对ｖ［Ｎ]不进行加窗处理。
汉宁窗
汉宁窗的ｗ［N］表示如下：
ﻩﻩ wn=- （0≤n<N） 　 　 　 　　　 （1-2）
布莱克曼窗
布莱克曼窗的ｗ[Ｎ］表示如下:
ﻩ wn=-+ （0≤n<N） 　 　 　　　(1—3）
信号补零
将N（Ｎ=11９9）点的数组x［N]扩展成M(Ｍ=4096）点的数组ｙ［Ｍ]：
ﻩ ﻩ yn= xn （0≤n<N） 0 （N≤n<M） 　 　 　 　（1-4）
ＦＦT运算
对M点的数组y[Ｍ]进行实数快速傅里叶变换并求模，具体算法请参考数字信号处理相关书籍；TMS320F283３5有现成的库函数RＦFT＿f３2（RFFT_F32＿STRUCT ＊）、ＲFFT_f32_maｇ（ＲFＦT_F32_STRＵCT *）供调用， FＦＴ运算的输出为数组Ｙ[Ｍ/２］。
频谱峰值探测
根据MＡTLAB信号处理工具箱中Peak Finder的算法思路：处于两个波谷间且大于波谷一定阈值的点即为波峰；对应的流程图为：
频谱峰值探测的输出为波峰索引数组。
回波筛选
：
ﻩ ∆D=C2B*11994096 　　 　 　 　 　　 　 (１－5）
式中，C -　真空中光速
　 B — 扫频带宽
则回波的位置和幅度可以表示为:
ﻩﻩﻩﻩﻩ 　 D=∆D*i-TCL
ﻩﻩﻩﻩ A=Y[i] 　　 　 　 　 　 　 　 　　　 　 　(1—6)
式中,i　—　波峰索引
　　 　　 TCL - TCL长度
位置条件
有效回波位置必须处于盲区和罐底之间,将处于该范围之外的回波剔除.
幅值条件
有两种幅值条件:统一阈值、ATP阈值。统一阈值是将峰值小于某阈值的回波剔除；ＡTP阈值是由位置——阈值构成的一条折线,将峰值处于折线下方的回波剔除。
回波筛选的输出为回波索引数组.
谱估计
对回波索引数组中的每一个回波D，Yi，根据该回波前后各1个点D-∆D，Yi-1、D+∆D，Yi+1的值,利用二次曲线拟合法估算回波的真实位置为：
ﻩﻩ D0=D+Yi-1-Yi+12Yi-1+Yi+1-2Yi*∆D　　 　 　　 　　 　 　　 　 (1－７)
回波的幅度为：
A0=D0-DD0-D-∆DYi-1-2D0-D-∆DD0-D+∆DYi+D0-DD0-D+∆DYi+12∆D2 　 　 (1—８）
回波跟踪
如果选择首回波算法，则回波跟踪过程可以用如下状态机表示：
如果选择回波搜索算法,则回波跟踪过程可以用如下状态机表示：
回波跟踪的输出为液面状态、位置和幅度.
滤波处理
有三种滤波方法:跳跃滤波、阻尼、最小二乘法滤波;其中阻尼不能和最小二乘法滤波同时使用，但跳跃滤波能和阻尼或最小二乘法滤波同时使用。
跳跃滤波
跳跃滤波用于减少液面的大幅度快速抖动，跳跃滤波用到两个参数：跳跃滤波阈值JFilt_Thresh、跳跃滤波延迟JFilt_Delay，其算法思路如下：
如果当前液位与前一时刻液位输出值相距大于JFilt_Thresh，跳跃滤波计数器累加;否则跳跃滤波计数器清零, 用当前液位值作为当前时刻的输出。
如果跳跃滤波计数器大于JFilt_Delay，用当前液位值作为当前时刻的输出；否则用前一时刻液位输出值作为当前时刻的输出.
阻尼
阻尼用距离滤波因子来度量，施加阻尼后系统的输出为:
ﻩﻩﻩ ﻩ Dn'=Dn-1'+Dn-Dn-1'*DistFiltFactor 　 　 　 (1—9)
式中，Dn'　—　当前时间输出值
Dn-1' - 前一时刻的输出值