基于电磁波的低流速测量中干扰因素分析研究杨强，刘纪元，焦学峰，么启(1.沈阳航空航天大学电子信息工程学院辽宁沈阳110136；2.中国科学院声学研究所综合声纳实验室北京100080；3.北京航瑞博泰科技有限公司北京100102)摘要：文章首先简单介绍了电磁波测量流速的基本原理—多普勒效应，然后分析了影响低流速测量的主要干扰因素—发射泄露干扰和旁瓣干扰。根据接收信号中发射泄露干扰不变的特性，提出了去均值滤波的方法来消除干扰，对数据进行预处理；根据旁瓣干扰的信号特性，提出了通过频谱加窗和二次加权平均法构造频域带通滤波器来抑制干扰的方法，在仿真比较完各个窗函数的性能之后，选定布莱克曼窗来进行频谱加窗。仿真分析表明，旁瓣干扰经频域带通滤波后得到了很好的抑制。最后通过实验测试验证了这些方法在流速测量中的显著效果。关键词：电磁波测速；多普勒；发射泄露；去均值滤波；旁瓣干扰；频域带通滤波：TN98TheresearchofinterferencefactorsonlowwatervelocitymeasurementbyelectromagneticwaveYANGqiang,LIU激-yuan,激AOXue-feng,MEqi(1.ElectronicsandInformationEngineering,SHENG’yangAerospaceUniversity,SHENG’yang110136,China;2.InstituteofAcoustics.ChineseAcademyofScience,BEI’激ng100080,China;3.Bei激ngHangRuiBoTaiScienceTechnologyCo.,Ltd,BEI’激ng100102,China)Abstract:ThispaperbrieflydescribedtheelectromagneticwavemeasurementmethodinmeasuringwatervelocitybasedonDopplereffectatfirst.Thenitpointedoutthattransmitleakageinterferenceandside-lobeinterferencewerethemaininterferencefactorsoflowvelocitymeasurement.Accordingtofixedcharacteristicsoftransmitleakageinterference,weproposedmeanfiltermethodtoeli---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---minatetheinferenceandtododatapreprocessing.Duetothecharacteristicsofside-lobeinterference,wesuppressedinterferencethroughaband-passfilterwhichwerestructuredbyfrequency-domainwindowingandtwiceweightedaverage.Aftercomparingtheperformanceofeachwindowfunctionthroughsimulation,weselectedBlackmanwindowtodofrequency-domainwindowing.Simulationanalysisshowedthattheside-lobeinterferencehasbeenwellsuppressedbythefrequencydomainband-passfilteringmethod.Finally,wevalidatedsignificanteffectsofthesemethodsinlowvelocitymeasurementbyexperimentaltests.Keywords:electromagneticvelocitymeasurement;Doppler;transmitleakage;meanfilter;side-lobeinterference;frequencydomainband-passfilter0引言微弱信号检测一直是信号处理中的一个难题。“微弱信号”不仅意味着信号幅度很小，而且主要指的是被噪声或干扰淹没的信号。为了检测出被噪声覆盖着的微弱信号，就必须分析噪声产生的原因与规律，研究被测信号的特点以及噪声的统计特性。基于电磁波的流速测量技术是一种利用雷达多普勒原理测量流速的新技术。它是一种远距离、无接触的测量方法，适用于测量水流急、含沙量大、漂浮物多、水流复杂的一般江河的流速，具有安全、快速、使用方便等特点。但由于雷达工作中存在发射泄露干扰和旁瓣干扰，对低流速的测量带来了困难。1电磁波流速测量基本原理---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---图1电磁波流速测量原理图Fig.1watervelocitymeasurementbyelectromagneticwave电磁波流速测量方法是利用雷达多普勒效应来测量流速的。雷达照射水面时，部分电磁波能量折射入水，部分能量被水面波散射，只有后向散射的那部分能量可以构成回波，波浪底下的水流基体是波浪的载体。所以波浪和基体的运动速度是相同的，接收到的信号频率相对于发射频率有一定的偏移，即波浪上的回波产生了“多普勒频偏”，它反应其水面流速，其直接关系式为：（1）即：（2）其中：为多普勒频率，为雷达的发射频率，为水流速度，为光速，为水流的实际方向与传感器到运动目标连线之间的角度。由式（2）...