雷达测距系统中一种改进的测距算法 被引量：6

1

作者 徐驰 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 魏平姣 《电子设计工程》 2013年第1期103-106,共4页

文中首先介绍了雷达测距的两种常用方法,通过分析,调频连续波(FMCW)雷达更具有优势,然后阐述了调频连续波(FMCW)雷达测距系统的基本组成原理,再后本文论述了测频中最常用的FFT算法。接着分析研究了由此衍生出的距离谱,根据距离谱本文重... 文中首先介绍了雷达测距的两种常用方法,通过分析,调频连续波(FMCW)雷达更具有优势,然后阐述了调频连续波(FMCW)雷达测距系统的基本组成原理,再后本文论述了测频中最常用的FFT算法。接着分析研究了由此衍生出的距离谱,根据距离谱本文重点论述了其估计算法,说明了距离谱最大采样点法的问题,提出距离谱最大值二分估值法,又经过进一步改进得到距离谱最大值的拟合法。通过计算机仿真的结果确定距离谱最大值的拟合法提高了测距的精度。 展开更多

关键词 雷达测距 距离谱 二分估值 最大值的拟合

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提高雷达液位测量精度的频率估计算法研究 被引量：3

2

作者 陈飞虎 刘纪元 焦学峰 《四川大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1192-1196,共5页

线性调频连续波(LFMCW)雷达液位测量系统中,回波信号的频率精确估计是实现液位测量的关键步骤.分析三谱线频偏校正法和双线性幅度(RIFE)改进法两种频率估计算法在频率估计中的优缺点及噪声对频率估计的影响.结合两者的优势,提出一种提... 线性调频连续波(LFMCW)雷达液位测量系统中,回波信号的频率精确估计是实现液位测量的关键步骤.分析三谱线频偏校正法和双线性幅度(RIFE)改进法两种频率估计算法在频率估计中的优缺点及噪声对频率估计的影响.结合两者的优势,提出一种提高雷达液位测量精度的精确频率估计的优化算法,通过matlab实验仿真,该方法测量精度高、计算量小、具有实现简单、快速实时处理等优点,并且在TMS320VC5509A的DSP信号处理芯片上实现该算法应用. 展开更多

关键词 LFMCW 液位测量 频率估计 三谱线频偏校正法 双线性幅度(RIFE)改进法

原文传递

脉冲压缩技术在水声测深中的应用 被引量：3

3

作者 李建立 刘纪元 焦学峰 《电子测量技术》 2009年第11期112-114,共3页

阐述脉冲压缩技术在明渠测深的应用。设计中采用线性调频信号作为发射信号,利用其对多普勒频偏信号不敏感行,可以解决因液面波动而引起的多普勒频偏问题。所以,在测深中捕获回波信号的能力较强。由于所用线性调频信号的中心频率较高(达1... 阐述脉冲压缩技术在明渠测深的应用。设计中采用线性调频信号作为发射信号,利用其对多普勒频偏信号不敏感行,可以解决因液面波动而引起的多普勒频偏问题。所以,在测深中捕获回波信号的能力较强。由于所用线性调频信号的中心频率较高(达1MHz),但其扫描的频带宽度仅有100kHz,故而引入了带通欠采样技术,这样不仅大大降低了后端的数据处理压力,而且简化系统设计、节约了成本。文章最后用实验给予了验证,并对实验数据做了进一步分析。 展开更多

关键词 脉冲压缩 延时估计 线性调频信号

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一种大量程超声波液位计的实现 被引量：2

4

作者 么启 刘纪元 +2 位作者 焦学峰 杨强 焦金峰 《电子设计工程》 2011年第22期57-61,共5页

为解决现有的超声波液位计测量量程小,在远距离测量时误差较大的问题,提出一种大量程超声波液位计的实现方法。在不改变超声波发射功率和接收增益的基础上,通过声阻抗变换的方法提高超声波在空气介质中的传播效率,以及利用匹配滤波提高... 为解决现有的超声波液位计测量量程小,在远距离测量时误差较大的问题,提出一种大量程超声波液位计的实现方法。在不改变超声波发射功率和接收增益的基础上,通过声阻抗变换的方法提高超声波在空气介质中的传播效率,以及利用匹配滤波提高远距离液面反射回波的信噪比。经过仿真及实际测试,此种方法效果显著,能将一种频率为40 kHz超声传感器的最大量程从5 m的提高至15 m,并仍可以较好的识别出液面反射回波信号。为远距离超声波液位测量提供了一种新方法。 展开更多

关键词 超声波 液位测量 声阻抗 匹配滤波

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基于广义互相关理论的风速测量算法研究 被引量：1

5

作者 张皓 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 王婧 《电子设计工程》 2011年第3期74-77,82,共5页

由于超声波时差法测风速对于时间测量要求很高,0.1 m/s速度精度时差Δt仅为400 ns,这就需要很高的采样率和大的系统存储空间。将时差Δt的测量分为"粗测"、"细测"两部分,用插值相关的办法可以有效解决这个问题。插... 由于超声波时差法测风速对于时间测量要求很高,0.1 m/s速度精度时差Δt仅为400 ns,这就需要很高的采样率和大的系统存储空间。将时差Δt的测量分为"粗测"、"细测"两部分,用插值相关的办法可以有效解决这个问题。插值后通过传统互相关法可准确测量时差Δt的"细测"部分,然而这种方法只有在平稳噪声环境下效果较好,局限性较大,实际测量中结果误差较大。为了克服这问题,通过广义互相关算法(GCC)可提高这部分时差测量的准确性。广义互相关法将回波信号在频域进行加权处理,提高了信号频谱特性,抑制了噪声对测量的影响。实验结果表明,广义互相关算法在白噪声以及有色噪声中都有很好的效果,测量准确性大大提高。 展开更多

关键词 时间延迟估计 有色噪声 广义互相关 加权

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基于Chirp-z变换的电波流速仪的测量精度研究 被引量：1

6

作者 李秀丽 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 陈飞虎 《电子设计工程》 2014年第10期188-190,共3页

测速中对回波信号的处理大多采用FFT方法测频。为了提高测量精度,需要增加采样点数,这样使得运算量增大。提出了一种局部细化方法,通过FFT找出感兴趣的某一频率范围,再对该段进行Chirp-z变换,也就是说在不增加采样点数,运算量增加不大... 测速中对回波信号的处理大多采用FFT方法测频。为了提高测量精度,需要增加采样点数,这样使得运算量增大。提出了一种局部细化方法,通过FFT找出感兴趣的某一频率范围,再对该段进行Chirp-z变换,也就是说在不增加采样点数,运算量增加不大的前提下,提高测量精度。实验结果表明,这种细化方法能够有效提高测量精度。 展开更多

关键词 测速 多普勒 测量精度 Chirp—z变换 FFT

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基于DSP的超声波明渠液位测量系统 被引量：1

7

作者 么启 刘纪元 +2 位作者 焦学峰 杨强 焦金峰 《电子设计工程》 2011年第21期142-145,共4页

基于超声波测距的基本原理，设计并实现了一种基于DSP芯片的超声波明渠液位测量系统，改进了目前超声波明渠液位测量精度偏低的问题。采用了一种高效的超声波发射和回波信号采集电路，利用TMS320C5509A DSP芯片为系统核心．通过数字信... 基于超声波测距的基本原理，设计并实现了一种基于DSP芯片的超声波明渠液位测量系统，改进了目前超声波明渠液位测量精度偏低的问题。采用了一种高效的超声波发射和回波信号采集电路，利用TMS320C5509A DSP芯片为系统核心．通过数字信号处理的方法提高了回波信号的信噪比。利用声速修正提高了测量的精度。经实验验证，系统量程为0．4—10m，测量误差小于5mm，满足了明渠液位测量的实际需要。 展开更多

关键词 超声波 液位测量 明渠 DSP

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自适应峰值匹配法在风速测量中的应用 被引量：1

8

作者 张皓 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 王婧 《电子设计工程》 2011年第2期69-73,共5页

介绍了超声波时差法测量风矢量的基本原理,利用测量回波信号起点求得风速。通过分析传统的时差检测方法在风速测量系统中的缺陷,提出了一种基于幅值特征提取的快速自适应波形匹配法,来克服传统方法带来的较大误差。在无风状态下,以两路... 介绍了超声波时差法测量风矢量的基本原理,利用测量回波信号起点求得风速。通过分析传统的时差检测方法在风速测量系统中的缺陷,提出了一种基于幅值特征提取的快速自适应波形匹配法,来克服传统方法带来的较大误差。在无风状态下,以两路波形上升段几个连续对应峰值点比例作模板,将实测回波信号所得峰值比例与模板匹配,找到正确的波形峰值对应关系,从而准确测量两波形时差。通过仿真实验测试,此法效果良好,运算速度快,克服了数据量较大时互相关法计算量大的缺点,同时计算准确性大大提高,规避了单阈值法错判的情况,结合插值法测速精度可达0.1 m/s。 展开更多

关键词 风速风向 波形匹配 特征提取 峰值比例

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欠采样下自适应模板匹配在明渠测深中的应用

9

作者 王婧 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 张皓 《电子设计工程》 2011年第4期147-151,共5页

简单地描述了水声测量法在测量明渠水深中的原理——匹配滤波法在水深测量中的应用,分析了欠采样回波波形与固定的本地匹配波做匹配存在的缺陷。针对这种缺陷下所引起的结果的误差,分析了一般校正法所存在的问题,从而提出了一种欠采样... 简单地描述了水声测量法在测量明渠水深中的原理——匹配滤波法在水深测量中的应用,分析了欠采样回波波形与固定的本地匹配波做匹配存在的缺陷。针对这种缺陷下所引起的结果的误差,分析了一般校正法所存在的问题,从而提出了一种欠采样下的模板匹配技术。通过回波波形与不同本地匹配波形模板匹配,找到一组正确的回波本地波匹配对,从而规避了欠采样对匹配的影响。经过仿真测试,此种方法效果显著,在明渠水深测量中,能将精度最大误差由2.152 5 cm降低到3 mm,使测深精度提高了一个数量级。 展开更多

关键词 明渠 测深 欠采样 模板匹配 校正

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一种改进的延时估计距离测量方法

10

作者 魏平姣 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 徐驰 《电子设计工程》 2012年第22期100-103,106,共5页

首先对超声探头安装进行了研究,提出了提升信噪比的一种方法,再者结合现有的时延估计方法,并提出了内插和峰值检测相结合的延时估计算法,用实测的超声测距信号进行了仿真研究,通过多组测试数据统计,验证本中文提出的算法具有较高的时延... 首先对超声探头安装进行了研究,提出了提升信噪比的一种方法,再者结合现有的时延估计方法,并提出了内插和峰值检测相结合的延时估计算法,用实测的超声测距信号进行了仿真研究,通过多组测试数据统计,验证本中文提出的算法具有较高的时延估计精度。综合在这两方面的分析研究,提出了一种改进的延时估计距离测量方法。可以使测量得到的峰值和真实值间基本一致,使峰值检测误差减少到了5%左右,使测量误差达减少到毫米级,具有较高的测量精度。 展开更多

关键词 信噪比 延时估计 内插 峰值检测 测距信号

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雷达液位测量的精度分析及ZoomFFT算法的实现

11

作者 陈飞虎 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 李秀丽 《电子设计工程》 2013年第22期182-184,共3页

文中首先介绍了线性调频连续波雷达(LFMCW)液位测量系统的基本原理,然后阐述了液位测量的精度及影响因素,接着给出了频率估计的方差Cramer-Rao下限。为了提高测量精度及分辨率,需对FFT运算完的频谱进行细化分析。常见的方法有Chirp-z变... 文中首先介绍了线性调频连续波雷达(LFMCW)液位测量系统的基本原理,然后阐述了液位测量的精度及影响因素,接着给出了频率估计的方差Cramer-Rao下限。为了提高测量精度及分辨率,需对FFT运算完的频谱进行细化分析。常见的方法有Chirp-z变换、复调制ZoomFFT法等,本文给出了基于复解析带通滤波器的ZoomFFT算法的分析过程,同时通过计算机用matlab仿真该算法,并在数字信号处理芯片上实现其在液位测量实际情况中的应用,本方法计算效率优越、分辨率高。 展开更多

关键词 雷达液位测量 频率方差下限 ZoomFFT 分辨率 频谱细化 带通滤波

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变采样率技术在电磁波流速测量中的应用研究

12

作者 杨强 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 么启 《电子设计工程》 2011年第19期107-111,共5页

介绍了基于电磁波的水流速度测量的基本原理-多普勒效应,分析了不同采样频率对多普勒频率分辨率、测量精度、最大可测速度以及系统实时性的影响,指出单一采样频率无法满足测量系统对测量精度、量程和嵌入式系统实时性的要求,从而提出将... 介绍了基于电磁波的水流速度测量的基本原理-多普勒效应,分析了不同采样频率对多普勒频率分辨率、测量精度、最大可测速度以及系统实时性的影响,指出单一采样频率无法满足测量系统对测量精度、量程和嵌入式系统实时性的要求,从而提出将变采样率技术应用在测量系统中。在理论研究和仿真分析完整数倍抽取、整数倍内插和有理数倍变采样率算法之后,指出变采样率技术能很好的满足系统要求,并通过实验验证了运用变采样率技术之后系统的可靠性和高效性。 展开更多

关键词 电磁波 流速测量 多普勒效应 抽取 内插 变采样率技术

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基于欠采样和ZFFT的流速动态跟踪测量方法

13

作者 李建立 刘纪元 焦学峰 《微型机与应用》 2010年第9期63-65,68,共4页

为了解决速度分辨率低的问题,在欠采样条件下,通过跟踪水的动态流速范围,利用设计好的多组抽取带通滤波器,选择和抽取关注的局部频带,然后进行局部的细化和分析,从而大大提高了测速分辨率。事实证明,这种方法具有计算量小且易于实现的... 为了解决速度分辨率低的问题,在欠采样条件下,通过跟踪水的动态流速范围,利用设计好的多组抽取带通滤波器,选择和抽取关注的局部频带,然后进行局部的细化和分析,从而大大提高了测速分辨率。事实证明,这种方法具有计算量小且易于实现的特点。 展开更多

关键词 多普勒频率 欠采样 频带细化技术 测速

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基于电磁波的低流速测量中干扰因素分析研究

14

作者 杨强 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 么启 《电子设计工程》 2011年第20期76-81,共6页

介绍了电磁波测量流速的基本原理-多普勒效应,分析了影响低流速测量的主要干扰因素-发射泄漏干扰和旁瓣干扰。根据接收信号中发射泄漏干扰不变的特性,提出了去均值滤波的方法来消除干扰,对数据进行预处理;根据旁瓣干扰的信号特性,提出... 介绍了电磁波测量流速的基本原理-多普勒效应,分析了影响低流速测量的主要干扰因素-发射泄漏干扰和旁瓣干扰。根据接收信号中发射泄漏干扰不变的特性,提出了去均值滤波的方法来消除干扰,对数据进行预处理;根据旁瓣干扰的信号特性,提出了通过频谱加窗和二次加权平均法构造频域带通滤波器来抑制干扰的方法,在仿真比较完各个窗函数的性能之后,选定布莱克曼窗来进行频谱加窗。仿真分析表明,旁瓣干扰经频域带通滤波后得到了很好的抑制。最后通过实验测试验证了这些方法在流速测量中的显著效果。 展开更多

关键词 电磁波测速 多普勒 发射泄漏 去均值滤波 旁瓣干扰 频域带通滤波

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明渠水声信号测速方法研究

15

作者 王婧 刘纪元 +1 位作者 焦学峰 张皓 《电子设计工程》 2011年第2期58-61,68,共5页

发射波束与目标之间的相对运动会产生多普勒效应。根据多普勒频移可以测量目标的速度。利用此原理可以测明渠水流速。但由于噪声、主频的干扰,又由于离散频谱存在栅栏效应和假频现象,有些情况下回波的谱峰与真实的谱峰值相差很远,因此... 发射波束与目标之间的相对运动会产生多普勒效应。根据多普勒频移可以测量目标的速度。利用此原理可以测明渠水流速。但由于噪声、主频的干扰,又由于离散频谱存在栅栏效应和假频现象,有些情况下回波的谱峰与真实的谱峰值相差很远,因此在搜索回波信号的多普勒频移时就无法对准其真实的频率,也就无法得到正确的流速。"叠加法"去随机干扰,"谱减法"去主频干扰,"全相位频谱校正"可避免信号离散化的影响。将三者综合运用,可以使测量到的谱峰值与真实值间基本一致。通过多组测试统计,证明该方法能够测得明渠水速,并且有较高的测量精度。 展开更多

关键词 多普勒 测速 叠加 谱减法 频谱校正

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