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专利号: 201611233621X
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种雷声信号发生系统,用于对采集的雷声数字信号用奇异分解方法进行去噪处理,并按照采样周期将其由数字信号转换成模拟电压信号放大至设定倍数后输出,实现雷声信号模拟,其特征在于:所述系统包括上位机、雷声信号采集模块、USB收发模块、存储模块、数模转换模块以及功率放大器;

其中,雷声信号采集模块按照预设的采样周期采集雷声信号,并将其转换为雷声数字信号存储在A存储模块中,再通过USB收发模块将雷声数字信号传输到上位机;

上位机利用奇异分解方法对雷声信号采集器所采集的雷声信号进行去噪处理,并将去噪后的雷声信号作为雷声信号样本输出后存储在B存储模块;

B存储模块将存储的雷声数字信号样本按照采样周期传输到数模转换模块;

数模转换模块的输出端与功率放大器连接,用于将雷声数字信号样本转换成模拟电压信号并经功率放大器放大至设定倍数后输出,所述上位机包含去噪处理模块,该去噪处理模块是由按照信号传输方向连接的奇异值分解模块、特征值计算模块、信号分离模块以及雷声重构模块组成;

其中,奇异值分解模块用于将雷声信号采集器所上传的雷声数字信号,构造相应矩阵Rx,并对矩阵Rx进行奇异值分解,提取特征值,并将得到的特征值从大到小排序,发送给特征值计算模块;

特征值计算模块采用MDL准则对奇异值分解模块所排列的特征值进行计算,获取最小的MDL值所对应的p值;

信号分离模块利用特征值计算模块所获取的p值来分离雷声数字信号的信号子空间和噪声子空间;

雷声重构模块用于将前p个奇异值保持不变,将其余奇异值置零,重构雷声信号并作为雷声信号样本输出后存储在B存储模块。

2.根据权利要求1所述的雷声信号发生系统,其特征在于:所述上位机是基于LabView平台。

3.根据权利要求2所述的雷声信号发生系统,其特征在于:所述功率放大器的放大倍数是0.5~3倍。

4.一种利用权利要求1所述的雷声信号发生系统实现雷声信号模拟的方法,其特征在于由以下步骤组成:(1)按照设定的采样周期采集雷声数字信号并实时存储后上传至上位机,上位机通过USB收发模块接收雷声数字信号并利用奇异分解方法对雷声信号进行去噪处理,获得去噪雷声信号,并作为雷声信号样本再经USB收发模块输出;

具体为:

(1.1)提取雷声信号采集器所上传的雷声数字信号的参数,构建相应的矩阵Rx模型,对矩阵Rx模型进行奇异值分解并将得到的特征值从大到小排列为λ1≥λ2≥...≥λp≥λp+1≥...≥λm,m代表不为零的特征值个数,发送给特征值计算模块;

(1.2)特征值计算模块采用MDL准则对特征值进行计算,得到最小的MDL值,该最小的MDL值所对应的p值即为雷声信号的奇异值个数;

(1.3)利用步骤(1.2)所确定的p值来分离雷声信号的信号子空间和噪声子空间,λ1...λp代表雷声信号子空间的特征值,λp+1...λm代表噪声子空间的特征值;

(1.4)重构雷声信号,前p个奇异值保持不变,将后面m-p个奇异值置零,完成对雷声信号的去噪处理,并将重构的雷声信号作为雷声信号样本存储在B 存储模块;

(2)将上位机输出的雷声信号样本储存在存储模块中,接着将雷声数字信号样本按照采样周期传输到数模转换模块;

(3)数模转换模块将雷声数字信号样本转换成模拟电压信号并经功率放大器放大至设定倍数后输出,即实现雷声信号模拟。