基于多波测量的三次样条插值方法及系统与流程

本发明属于雷达物位计，具体涉及一种基于多波测量的三次样条插值方法及系统。

背景技术：

1、雷达物位计在一些应用场景中需要高精度来进行物位或者液位的测量，可能需要精确到±1mm，实际中，雷达物位计测量的精度跟物理带宽有关系，目前80ghz雷达最大扫描带宽是4ghz，由分辨率rs=c/2*b，c为光速3*10^8可计算得到rs=0.00375m，即理论上的精度能够达到±1mm，但要得到±1mm 精度的测量结果，需要对雷达物位计测量数据采用高精度算法进行计算，三次样条插值就是一种常用的高精度算法，但是三次样条插值方法对信号的抗干扰能力较弱，目前难以确保能够稳定的用于雷达物位计回波信号的高精度计算。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种基于多波测量的三次样条插值方法及系统，该基于多波测量的三次样条插值方法适于高精度测量使用场景的雷达物位计。

2、为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

3、提供一种基于多波测量的三次样条插值方法，包括：

4、信号采集，多次测量雷达物位计的回波信号数据；

5、信号筛选，从各所述回波信号数据中筛选出信噪比足够强的回波信号数据作为选定回波信号数据；

6、信号分离，从所述选定回波信号数据中去除噪声点，分离出雷达物位计的纯回波信号数据；

7、信号还原，基于所述纯回波信号数据，通过三次样条插值方法还原雷达物位计的纯回波信号波形。

8、优选的，所述多次测量雷达物位计的回波信号数据包括：

9、通过雷达物位计间隔多次发射雷达波，对应测量获取多次回波信号数据；或者，

10、通过雷达物位计连续发射雷达波，并从连续的回波信号中间隔测量获取多次回波信号数据。

11、优选的，所述从各所述回波信号数据中筛选出信噪比足够强的回波信号数据作为选定回波信号数据包括：

12、在雷达物位计未发射雷达波的情况下，通过雷达物位计测得所在工况中的纯噪声信号数据；

13、基于雷达物位计的纯发射波数据叠加所述纯噪声信号数据拟合得到期望回波波形；

14、将各所述回波信号数据与所述期望回波波形进行比对，选择最接近所述期望回波波形的回波信号数据作为选定回波信号数据。

15、优选的，所述从所述选定回波信号数据中去除噪声点，分离出雷达物位计的纯回波信号数据包括：

16、将所述选定回波信号数据中明显偏离所述期望回波波形的数据点去除，留下所述选定回波信号数据中剩余的回波信号数据点构成所述纯回波信号数据。

17、优选的，所述基于所述纯回波信号数据，通过三次样条插值方法还原雷达物位计的纯回波信号波形包括：

18、在matlab输入所述纯回波信号数据，通过matlab中的三次样条插值模块还原雷达物位计的纯回波信号波形。

19、本发明还提供一种基于多波测量的三次样条插值系统，包括：

20、信号采集模块，用于多次测量雷达物位计的回波信号数据；

21、信号筛选模块，用于从各所述回波信号数据中筛选出信噪比足够强的回波信号数据作为选定回波信号数据；

22、信号分离模块，用于从所述选定回波信号数据中去除噪声点，分离出雷达物位计的纯回波信号数据；

23、信号还原模块，用于基于所述纯回波信号数据，通过三次样条插值方法还原雷达物位计的纯回波信号波形。

24、优选的，所述信号采集模块包括间断波发射采集单元和连续波发射采集单元，所述间断波发射采集单元用于通过雷达物位计间隔多次发射雷达波，对应测量获取多次回波信号数据；所述连续波采集单元用于通过雷达物位计连续发射雷达波，并从连续的回波信号中间隔测量获取多次回波信号数据。

25、优选的，所述信号筛选模块包括：

26、纯噪声信号数据采集单元，用于在雷达物位计未发射雷达波的情况下，通过雷达物位计测得所在工况中的纯噪声信号数据；

27、期望回波波形获取单元，用于基于雷达物位计的纯发射波数据叠加所述纯噪声信号数据拟合得到期望回波波形；

28、回波信号数据比对单元，用于将各所述回波信号数据与所述期望回波波形进行比对，选择最接近所述期望回波波形的回波信号数据作为选定回波信号数据。

29、优选的，所述信号分离模块包括：

30、噪声点去除单元，用于将所述选定回波信号数据中明显偏离所述期望回波波形的数据点去除，留下所述选定回波信号数据中剩余的回波信号数据点构成所述纯回波信号数据。

31、优选的，所述信号还原模块包括：

32、纯回波信号数据输入单元，用于在matlab输入所述纯回波信号数据，通过matlab中的三次样条插值模块还原雷达物位计的纯回波信号波形。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于多波测量的三次样条插值方法首先多次测量雷达物位计的回波信号数据作为采集的信号，然后对采集的信号进行筛选，即从各回波信号数据中筛选出信噪比足够强的回波信号数据作为选定回波信号数据，确保采集的数据源具有较高的信噪比，能够准确还原雷达物位计的纯回波信号波形；然后对选取的选定回波信号数据进行信号分离，去除噪声点，分离出雷达物位计的纯回波信号数据；最后对信号进行还原，也就是基于纯回波信号数据通过三次样条插值方法还原雷达物位计的纯回波信号波形，三次样条插值方法还原得到的纯回波信号波形更加平滑，更加接近真实的回波信号波形，从而提高了雷达物位计的测量精度。

技术特征：

1.一种基于多波测量的三次样条插值方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于多波测量的三次样条插值方法，其特征在于，所述多次测量雷达物位计的回波信号数据包括：

3.根据权利要求1所述的基于多波测量的三次样条插值方法，其特征在于，所述从各所述回波信号数据中筛选出信噪比足够强的回波信号数据作为选定回波信号数据包括：

4.根据权利要求3所述的基于多波测量的三次样条插值方法，其特征在于：所述从所述选定回波信号数据中去除噪声点，分离出雷达物位计的纯回波信号数据包括：

5.根据权利要求1所述的基于多波测量的三次样条插值方法，其特征在于，所述基于所述纯回波信号数据，通过三次样条插值方法还原雷达物位计的纯回波信号波形包括：

6.一种基于多波测量的三次样条插值系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的基于多波测量的三次样条插值系统，其特征在于，所述信号采集模块包括间断波发射采集单元和连续波发射采集单元，所述间断波发射采集单元用于通过雷达物位计间隔多次发射雷达波，对应测量获取多次回波信号数据；所述连续波采集单元用于通过雷达物位计连续发射雷达波，并从连续的回波信号中间隔测量获取多次回波信号数据。

8.根据权利要求6所述的基于多波测量的三次样条插值系统，其特征在于，所述信号筛选模块包括：

9.根据权利要求8所述的基于多波测量的三次样条插值系统，其特征在于，所述信号分离模块包括：

10.根据权利要求1所述的基于多波测量的三次样条插值系统，其特征在于，所述信号还原模块包括：

技术总结
本发明属于雷达物位计技术领域，尤其为一种基于多波测量的三次样条插值方法及系统，该基于多波测量的三次样条插值方法首先多次测量雷达物位计的回波信号数据作为采集的信号，然后对采集的信号进行筛选，即从各回波信号数据中筛选出信噪比足够强的回波信号数据作为选定回波信号数据；然后对选取的选定回波信号数据进行信号分离，去除噪声点，分离出雷达物位计的纯回波信号数据；最后对信号进行还原，也就是基于纯回波信号数据通过三次样条插值方法还原雷达物位计的纯回波信号波形，三次样条插值方法还原得到的纯回波信号波形更加平滑，更加接近真实的回波信号波形，从而提高了雷达物位计的测量精度。

技术研发人员：陈志强,贾新宇
受保护的技术使用者：中仪雷科（苏州）电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1