智能信號(hào)處理在LFMCW雷達(dá)物位計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、物位計(jì)是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的重要測量工具。針對(duì)目前物位測量所面臨的諸如測量裝置落后、測量精度不高及測量方法受環(huán)境影響較大的問題，在現(xiàn)有物位測量方法的基礎(chǔ)上本文提出一種采用線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)雷達(dá)進(jìn)行物位測量的新方法。調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)雷達(dá)使用低截獲概率波形，非常適合使用簡單的固定發(fā)射機(jī)，在海軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航雷達(dá)、小型彈藥傳感器、汽車?yán)走_(dá)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)技術(shù)歷史悠久，但在過去一直限制在某些特定的用途，如無線電高度表，現(xiàn)

2、在該技術(shù)又重新引起人們的重視。主要有幾個(gè)原因：其一，調(diào)頻連續(xù)波具有的最一般的優(yōu)點(diǎn)是容易與各類固態(tài)發(fā)射機(jī)兼容；其二，目前這種系統(tǒng)中為完成距離測量而必須進(jìn)行的頻率測量可以使用快速傅立葉變換(FFT)以數(shù)字形式來完成。 本文主要研究LFMCW物位測量雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)處理部分。 首先回顧了LFMCW雷達(dá)的特點(diǎn)和應(yīng)用以及單一正弦信號(hào)頻率估計(jì)的各種方法，簡單分析了LFMCW雷達(dá)的測距原理。然后介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)，主要介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中

3、的BP網(wǎng)絡(luò)和連續(xù)Hopfield網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)，并對(duì)Hopfield網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，同時(shí)簡要介紹了最小二乘理論基礎(chǔ)，為用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)理論處理物位信息做理論準(zhǔn)備。 本文的主要工作是用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)理論實(shí)現(xiàn)物位信息的智能處理，目的是提高物位信息的測量精度和分辨率。 首先，選用BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，主要是利用它的非線性函數(shù)逼近的功能，來逼近用最小二乘算法得到的極值矩陣，隱含層以S型函數(shù)作為轉(zhuǎn)移函數(shù)，輸出層選用線性函數(shù)構(gòu)造BP網(wǎng)絡(luò)。通

4、過對(duì)網(wǎng)絡(luò)輸入樣本的選取和預(yù)處理，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和測試等幾個(gè)步驟得到符合要求的BP網(wǎng)絡(luò)，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該方法只要在訓(xùn)練對(duì)象足夠的情況下可以實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)的精確測量。但由于組成BP網(wǎng)絡(luò)的工作量大，測量精度受噪聲的影響也較大，進(jìn)一步提出了用連續(xù)Hopfield網(wǎng)絡(luò)能量函數(shù)的方法解決問題。 其次，討論連續(xù)Hopfield網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化理論，在此基礎(chǔ)上構(gòu)造系統(tǒng)的代價(jià)函數(shù)，再與網(wǎng)絡(luò)的能量函數(shù)相比較，得到網(wǎng)絡(luò)的