智能化的雷达信号处理和fmcw雷达在煤粉仓料位测量中的建模仿真

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文智能化的雷达信号处理和FMCW雷达在煤粉仓料位测量中的建模仿真摘要本课题来源于山西省科技攻关项目。随着现代雷达技术的发展，微波雷达物位计采用先进的信号处理技术和连续波调频雷达技术，能在复杂的环境中对液体和固体物料提供精确的物位测量。结合实际情况本文采用LFMCW雷达对煤粉仓料位进行物位测量。LFMCW雷达具有距离分辨率高、发射功率小、便于集成化等优点，适合用于各种环境恶劣的物位测量系统，能够实时有效准确的测量物位。线性调频连续波(LFMCW)雷达是利用发射的线性调频信号经目标反射后产生的差拍信

2、号经过信号处理得到目标信息的。随着科学技术的发展，可以得到高分辨率的目标信息，但这目标信号通常包含目标回波信号和各种具有随机起伏特性的干扰和噪声，从广义上讲它是一个非平稳过程，利用传统的傅立叶变换处理如此复杂的信号很难达到预期的效果，这就使得雷达信号处理技术向智能化的方向发展。实践证明，智能控制算法和数字信号处理技术相结合在雷达信号处理中显示了智能信号处理的优越性，提高了信号处理的性能。本文主要研究了智能信号处理在雷达回波信号中的应用和FMCW雷达在测量煤粉仓料位中的建模和模拟仿真，内容安排如下：T太原理工大学硕士研究生学

3、位论文首先，本文在了解雷达信号处理的发展史和雷达物位测量的基础上，介绍了线性调频连续波(LFMCW)雷达的测距原理。其次，分析了频率非线性对回波信号频谱相位的影响，介绍了对压控震荡器(vco)的线性度校正原理和线性度校正的迭代算法，在此基础上提出了基于思维进化的线性度校正算法。基于思维进化算法的线性度校正方法是利用非线性的扫频曲线来补偿压控振荡器的非线性，产生高线性度的线性调频信号，解决FMCW调频非线性的问题，确保了测量精度。然后，本文介绍了小波变换的基本理论及其在雷达回波信号的消噪、时延估计、特征提取三方面的应用，并对

4、神经网络的发展历程、神经网络的特点、神经网络模型特别是典型的前向网络(BP网络)和典型的反馈网络(Hopfield网络)进行了阐述。在这两大理论的基础上，本文利用小波变换理论对三种不同情况下的雷达回波信号的频谱进行了特征提取，并用神经网络BP算法对所提取的频谱特征进行训练和分类识别。仿真结果表明，结合小波变换和神经网络理论对雷达回波信号进行处理能够达到预期的分类效果。最后，本文利用FMCW雷达的测距原理对FMCW雷达在煤粉仓料位测量中的应用进行了建模和模拟仿真。实验结果表明，FMCW雷达仿真系统能够有效的测量煤粉仓的料位高

5、度，为火电厂的煤粉仓料位的测量提供了一种新的方法。·’关键词：FMCW雷达，线性度校正，小波变换，神经网络，建模仿真太原理工大学硕士研究生学位论文THEINTELLIGENTRADARSIGNALPROCESSA套TDMODELINGANDSIMULATION0FTHEAPPLICArION0FFMCWRADARINTHECOALLEVELM[EASUREM匝NTABSTRACTTheresearchisapartofthekeyprojectofShanxiProvince．Withthedevelopmentofmod

6、emradartechnology,microwaveradarwiththeadvancedsignalprocessingtechnologyandFMCWradartechnologycanpreciselymeasurethelevelofthesolidorliquidinthecomplexenvironment．LFMCWradarisappliedtothelevelmeasurementofthecoalwarehouse．TheLFMCW(1inearity-frequency-modulatedcon

7、tinuouswave)radarsystem，owingtoitsfeaturesofhighrange-resolution，lowtransmittingpowerandsmallsize，issuitableforlevelsystemsinharshenvironments．Soitcanachievetheeffectiveandreal．timemeasurement．TheLFMCWradartransmitsalinearityfrequency—modulatedsignal．Thesignalisre

8、flectedfromdistanttargetsanddetectedbythereceiverwheretheretumsignalismixedwithacopyofthetransmittedsignal．Themixedsignaldeterminesthedistanceofthetarge