雷达物位计软件算法详解：从信号处理到回波跟踪

本文档详细介绍了雷达物位计的软件算法，包括法兰距离计算、信号加窗、信号补零、FFT运算、频谱峰值探测、回波筛选、谱估计、回波跟踪以及滤波处理等多个关键步骤。 1. 法兰距离计算：在雷达物位计的测量中，法兰距离是一个重要的参数，它涉及到实际物位与雷达天线之间的物理距离。计算法兰距离有助于精确确定被测物体的位置。 2. 信号加窗：加窗技术用于减少频谱泄露，文中提到了三种常用的窗函数——矩形窗、汉宁窗和布莱克曼窗。通过窗函数与中频信号进行点乘运算，可以改善信号的质量，减少旁瓣效应。 3. 信号补零：信号补零是一种扩展信号长度的技术，将原有的1199点信号扩展到4096点，这样在进行FFT运算时可以提高频率分辨率。 4. FFT运算：对补零后的信号执行实数快速傅里叶变换（FFT），得到频谱信息。TMS320F28335芯片提供了RFFT_f32()和RFFT_f32_mag()库函数来实现这一过程。 5. 频谱峰值探测：通过MATLAB的PeakFinder算法思路，找出频谱中的波峰，这些波峰可能对应于雷达反射的回波。 6. 回波筛选：有效回波需满足特定的位置和幅值条件，如位于盲区和罐底之间，且幅度超过预设阈值。这一步骤用于去除噪声和无效信号。 7. 谱估计：对筛选出的回波进行二次曲线拟合，估算回波的实际位置和幅度，进一步提高测量精度。 8. 回波跟踪：根据所选算法（首回波或回波搜索），建立状态机模型来追踪最相关的回波，输出液面状态、位置和幅度信息。 9. 滤波处理：提供了跳跃滤波、阻尼和最小二乘法滤波三种方法，用于平滑信号，消除噪声，提升测量稳定性。其中，阻尼和最小二乘法滤波不能同时使用，但跳跃滤波可以与其他方法结合。 这些算法和步骤构成了雷达物位计的核心软件处理流程，旨在实现准确、稳定和高效的物位测量。在工业应用中，这种技术常用于监控储罐、仓库或其他容器内的物料水平，确保过程控制的准确性和安全性。