雷达物位计-软件算法说明.docx

1. 法兰距离计算1.1. 流程图1.2. 信号加窗信号加窗用于减小频谱泄露,可选择三种窗函数之一：矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗假设中频信号电压采样数组为v[N],采样点数为Ｎ（Ｎ=119９)；加窗事实上是构建一种N点的数组w[Ｎ]，将ｖ[N]和w[Ｎ］进行点乘运算；信号加窗后的输出数组ｘ[N]可表达为：ﻩ xn=vn*wn （0≤n

1.5. 频谱峰值探测根据MAＴLＡＢ信号解决工具箱中Peａｋ Finder的算法思路:处在两个波谷间且不小于波谷一定阈值的点即为波峰；相应的流程图为:频谱峰值探测的输出为波峰索引数组1.6. 回波筛选有效回波必须满足一定的位置条件和幅值条件系统的距离辨别单元为: ﻩﻩ ﻩ∆D=C2B*11994096 　 　 　 　　 　 　 　 　 (1-５)式中,C — 真空中光速ﻩ B　— 扫频带宽则回波的位置和幅度可以表达为:ﻩ ﻩ D=∆D*i-TCL ﻩﻩ A=Y[i] 　 　 　　 　　 　 　　 　 　 　 　 　 　　（１-6)ﻩ式中，i —　波峰索引 　　TCL — TＣＬ长度1) 位置条件有效回波位置必须处在盲区和罐底之间,将处在该范畴之外的回波剔除2) 幅值条件有两种幅值条件：统一阈值、AＴP阈值统一阈值是将峰值不不小于某阈值的回波剔除；AＴP阈值是由位置——阈值构成的一条折线，将峰值处在折线下方的回波剔除回波筛选的输出为回波索引数组1.7. 谱估计对回波索引数组中的每一种回波D，Yi,根据该回波前后各1个点D-∆D，Yi-1、D+∆D，Yi+1的值,运用二次曲线拟合法估算回波的真实位置为：ﻩ D0=D+Yi-1-Yi+12Yi-1+Yi+1-2Yi*∆D　　 　 　　 　 　 　 　 　（1-７)回波的幅度为： ﻩA0=D0-DD0-D-∆DYi-1-2D0-D-∆DD0-D+∆DYi+D0-DD0-D+∆DYi+12∆D2 　 　 (1-8）1.8. 回波跟踪如果选择首回波算法,则回波跟踪过程可以用如下状态机表达:如果选择回波搜索算法，则回波跟踪过程可以用如下状态机表达:回波跟踪的输出为液面状态、位置和幅度。

1.9. 滤波解决有三种滤波措施:跳跃滤波、阻尼、最小二乘法滤波；其中阻尼不能和最小二乘法滤波同步使用,但跳跃滤波能和阻尼或最小二乘法滤波同步使用1) 跳跃滤波跳跃滤波用于减少液面的大幅度迅速抖动，跳跃滤波用到两个参数：跳跃滤波阈值JFilt_Thresh、跳跃滤波延迟JFilt_Delay，其算法思路如下:i. 如果目前液位与前一时刻液位输出值相距不小于JFilt_Thresh,跳跃滤波计数器累加;否则跳跃滤波计数器清零, 用目前液位值作为目前时刻的输出ii. 如果跳跃滤波计数器不小于JFilt_Delay,用目前液位值作为目前时刻的输出；否则用前一时刻液位输出值作为目前时刻的输出2) 阻尼阻尼用距离滤波因子来度量,施加阻尼后系统的输出为：ﻩﻩ ﻩDn'=Dn-1'+Dn-Dn-1'*DistFiltFactor 　 　 (1-9）ﻩ式中，Dn' — 目前时间输出值 ﻩ　 Dn-1' — 前一时刻的输出值ﻩ 　 Dn —　目前时刻的测量值ﻩ DistFiltFactor — 距离滤波因子距离滤波因子和阻尼时间常数之间可用如下关系式表达： ﻩ ﻩﻩDistFiltFactor=1-e-∆TT 　 　 　　 　 　　 　 (１-10)ﻩ式中,T　— 时间常数，单位为ｓ ﻩ　　∆T —液位计算的时间间隔(0.1ｓ)3) 最小二乘法滤波最小二乘法滤波用于迅速跟踪液位的变化，其算法环节如下:iii. 运用前N（Ｎ=１0）个时刻的输出值D'0、D'∆T、D'2∆T、…、D'N-1∆T，根据最小二乘法，拟合一条输出随时间变化的直线: ﻩﻩﻩﻩﻩD''t=a+b*t 　 　 　 　 　 　 　 　 （１-11)iv. 运用拟合直线，计算目前时刻的预测值：ﻩﻩﻩ ﻩD''N∆T=a+b*N∆T 　 　 　　　 　 　 　 　（1-１2）v. 根据目前时刻的预测值和测量值,计算目前时刻的输出值:　 　　 　　D'N∆T=D''N∆T+DN∆T-D''N∆T*DistFiltFactor 　 (1－13)式中,DN∆T —　目前时刻的测量值。

注：最小二乘法线性拟合见附录A2. 液位计算以顾客定义的液位零点为参照点，计算出的液位值为：ﻩLevel=TankHeight_R-Flange_D-OffsetDist_G+CalibrationLevel+LevelOffset 　（２-１)式中,TankHeight_R　— 储罐高度ﻩ Flange_D —　上一步计算出来的法兰距离 OffsetDist_G　— 距离偏移量ﻩ　 CalibrationLevel — 液位校准值ﻩ LevelOffset — 液位修正量3. 距离计算以顾客定义的距离零点为参照点,计算出的距离值为: Ullage=Flange_D+OffsetDist_G-CalibrationLevel+UllageOffset 　 　 　　 　 　　 　（3-1)式中,　UllageOffset — 距离修正量4. 体积计算有4种体积计算措施:插值法、抱负球罐法、抱负垂直圆柱罐法、抱负水平圆柱罐法1) 插值法使用拉格朗日插值法进行体积计算；假设体积插值表可表达为L0，V0、L1，V1、…、LN-1，VN-1，并且满足L0

② 二次曲线插值法寻找点Li，Vi、Li+1，Vi+1，使得Li≤Level_V

假设直线方程的体现式为:要根据测量数据求出最佳的a和ｂ对满足线性关系的一组等精度测量数据(xi，yi），假定自变量xｉ的误差可以忽视，则在同一xi下，测量点yｉ和直线上的点a+。