[发明专利]一种基于迭代频率估计的FMCW高精度液位测量方法

权利要求书

1.一种基于迭代频率估计的FMCW高精度液位测量方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、将雷达对目标发射的电磁波信号以及接收的回波信号进行混频，得到差频信号；

步骤二、对差频信号进行快速傅里叶变换，得到差频信号功率谱，找到功率谱的峰值点并记录位置m；

步骤三、以峰值点的位置m为中心，在峰值点左右各插入一个插值点，通过不断迭代得到最终插值点的位置偏移量δ_Q；

具体过程如下：

步骤301、在位置m左右分别间隔p₁和p₂处各插入一个迭代插值点；

步骤302、分别计算第q次迭代下两个插值点对应的傅里叶系数和

傅里叶系数的计算公式为：

s(n)表示差频信号，n表示离散时间；j表示虚数；δ_q-1为第q-1次迭代对应的位置偏移量；δ初始值设为0；q＝1,…,Q，Q表示总迭代次数；

步骤303、根据第q次迭代的傅里叶系数计算位置偏移增量h(δ_q-1)；

位置偏移增量h(δ_q-1)的计算公式为：

步骤304、根据第q次迭代得到的位置偏移增量h(δ_q-1)更新位置偏移量δ_q；

更新公式如下：

δ_q＝δ_q-1+h(δ_q-1) (3)

步骤305、令迭代次数q自增1，利用位置偏移量δ_q得到新的左右插值位置为m+δ_q-1+p；

步骤306、重复计算新的插值位置处的傅里叶系数和位置偏移增量，并更新位置偏移量；直至q＝Q，得到最终插值点的位置偏移量δ_Q；

步骤四、根据最后一次迭代的位置偏移量δ_Q，计算差频信号的最优频谱分量；

最优频谱分量f计算公式为：

f_s表示差频信号的采样频率；

步骤五、使用最优频谱分量测量雷达与被测液面之间的高精度距离；

步骤六，雷达与参考液面之间的距离减去雷达与被测液面之间的高精度距离，即得到高精度的待测液位。

2.如权利要求1所述的一种基于迭代频率估计的FMCW高精度液位测量方法，其特征在于，步骤一中所述的混频是指：将回波信号和发射信号在时域上相乘，经过低通滤波后得到的输出信号即为差频信号。

3.如权利要求1所述的一种基于迭代频率估计的FMCW高精度液位测量方法，其特征在于，所述的步骤二中，差频信号功率谱反应了信号功率在频域内的分布情况；针对差频信号，进行N点傅里叶变换，输出N点数据，其中幅度值最大的数据所占的排序，即位置m。

4.如权利要求1所述的一种基于迭代频率估计的FMCW高精度液位测量方法，其特征在于，所述的位置偏移增量h(δ_q)的计算公式另一个选择为：

5.如权利要求1所述的一种基于迭代频率估计的FMCW高精度液位测量方法，其特征在于，步骤五中所述的雷达与被测液面之间的高精度距离计算公式为：

其中，c表示光速，S表示雷达发射的调频连续波的斜率。

6.如权利要求1所述的一种基于迭代频率估计的FMCW高精度液位测量方法，其特征在于，所述步骤六中参考液面选取液位＝0的情况，即没有液体。