基于混沌调制信号的mimo超声波动液面液位测量方法研究

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1、_#泠杜J乂f/SouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文基于混沌调制信号的MIMO超声波动液面液位测量方法研究作者姓名庞冠钦信号与信息处理学科专业指导教师韦岗教授电子与信息学院所在学院论文提交日期2015年4月ResearchonMIMOUltrasonicMeasurementMethodforFluctuantLiquidLevelbasedonChoasModulatedSignalADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidat

2、e：PangGuanqinSupervisor：Prof.WeiGangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN98学校代号：10561学号：201220109188华南理工大学硕士学位论文基于混沌调制信号的MIMO超声波动液面液位测量方法研究作者姓名：庞冠钦指导教师姓名、职称：韦岗教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：信号与信息处理研究方向：通信信号处理论文提交日期年弘月^日论文答辩日期年月义曰学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月曰答辩委员会成员

3、：主席：___________t莬狗萆委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：m日期：>义年<月/日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权

4、保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。呆密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：日期：年指

5、导教师签名：黎為曰期：圳^5丨3联系电话：T1电子邮箱：联系地址(含邮编）摘要液位测量技术在气象、水文、交通甚至国防等众多领域都有广泛的应用，而新型的超声液位测量方法由于方向性好、反射性强以及高性价比等优点成为了一大研究热点。然而，传统的超声液位测量方法大部分都集中在静态液位的单点测量研究改进上，而没有考虑到因水面波动导致动态变化的液位所带来的测量误差。因此，为了提高超声波动液面液位测量的精度，本文将MIMO雷达技术应用于超声液位测量环境，较低系统成本地实现了多通道多点液位采样。本文基于混沌调制信号及MIMO技术对波动液面

6、的超声液位测量方法进行了研究，该方法包含阵元阵列结构、发射信号模型、信号通道分离和波束形成算法这四个关键模块。首先，阵元阵列结构上本文基于等效虚拟阵元技术采用对称均匀结构实现了系统成本和复杂度的简化；其次，在发射信号模型上本文作出了改进，通过对Logistic混沌长序列随机采样选取出相关性能最好的短序列，继而去调制线性调频信号的相位获得了Logistic-LFM复合信号；再次，由于发生信号良好的正交性能本文的通道分离过程十分简单，仅通过相关处理就实现了信号的分离而得到时延信息；最后，本文在常规DBF算法的基础上引入以约束主

7、瓣最优化旁瓣的方法，达到了较好的旁瓣抑制效果。此外，考虑到动态液面上目标点的变动会导致波束形成聚焦点的偏离进而带来测量误差，本文通过一种新的动态聚焦位置设定方法较好解决了该问题，提高了液位测量的精度。本文对改进的液位测量方法进行了仿真分析，结果表明在测量波动液面液位时，该方法与传统的单通道激励测量方法相比在测量精度上得到了较大的提升。与此同时，本文对该方法的影响因素也进行了仿真分析，进一步表明了该方法在不同条件下依然保持着良好的测量性能。关键词：MIMO系统；超声测量；波动液位；混沌调制信号IABSTRACTTheliqu

8、idlevelmeasurementtechnologyiswidelyappliedinmanyfieldssuchasmeteorology,hydrological,transportionandevennationaldefense.Theultrasonicliquidlevelmeasure