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本文主要研究了提高液位测距精度的算法,为了改善测距精度,根据测量距离与差拍信号频率的线性关系,将液位测距问题(准静态)转化成测量单一信号频率的问题,对测量频率的主要方法进行了分析研究。
根据LFMCW雷达信号处理原理分析了距离分辨力和测距精度,本文采用二次FFT的算法改善测距精度,即对差拍信号进行一次FFT后,利用数字下变频的移频技术将中频信号移至低频甚至基带,进行第二次FFT。对算法进行了理论推导,在matlab环境下进行了仿真,对比CZT算法给出了仿真对比图。通过仿真分析了VCO的扫频非线性对测距精度的影响,以及噪声对于测量精度的影响。仿真表明在雷达中心频率为24GHz,扫频带宽为1GHz的条件下,该算法可以测量0.5m-30m距离范围,测距精度达到0.01m,能满足大部分液位测距的实际需求。
最后使用Alter公司的EP2C5T144C8N的FPGA芯片,对整个算法进行了硬件设计,对硬件电路在QuartusⅡ环境下进行了仿真,并使用了128*64LCD带字库的液晶显示器对测量结果进行了显示。