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专利号: 2018115646240
申请人: 宁波大学科学技术学院
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:2023-11-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于互相关信号相位分解的时延估计方法,其特征在于:将接收信号传播延时分解为K个整周期和ψ的相位偏移;通过设置单周期函数信号,求得互相关信号与所述单周期函数信号间的相关系数的极值,再往0时刻方向进行整周期移相,求得互相关信号的第一个起振点,从而得到接收信号的时延。

2.根据权利要求1所述时延估计方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、对接收信号与理想发射信号进行互相关运算得到互相关信号,构建单周期函数信号,并对单周期函数信号进行步进移相,求解互相关信号和单周期函数信号的相关系数的极值,极值处相位即为接收信号传播延时的精确相位偏移ψ;

S2、对求得的精确相位偏移为ψ的单周期函数信号进行整周期移相,确定具体的移相周期数K,从而求得互相关信号的第一个起振位置点,从而求得接收信号传播延时。

3.根据权利要求2所述时延估计方法,其特征在于:具体包括以下步骤:所述接收信号传播延时等于互相关信号的第一个起振位置点与所述理想发射信号时长的差。

4.根据权利要求2所述时延估计方法,其特征在于:步骤S1中,包括以下步骤:A1、选取时长为Ts的理想发射信号x(t);

A2、获取接收波信号y(t);

A3、进行互相关运算,生成互相关信号f(τ)的序列f(mT);

A4、寻找f(mT)为最大值时的Tmax;

A5、获取离Tmax最近的整周期点,记为Km;

A6、构建单周期函数信号g(τ)的序列g((mT)θ(i)(j));

A7、求取序列g((mT)θ(i)(j))与f((mT)θ(i)(j))的相关系数ρgf(Km,θ(i));

A8、求取ρgf(Km,θ(i))最小值时的θ(i),即为精确相位值ψ;

其中,步骤A1与步骤A2无先后顺序区别。

5.根据权利要求3所述时延估计方法,其特征在于:所述互相关信号,如下式所示:式中,τ表示互相关信号时域自变量;

所述单周期函数信号g(τ)如下式所示:

式中,θ为待求解相位偏移自变量,ω为超声激励信号的角频率,Km为f(mT)序列最大值处零点方向最近的整周期点;

所述单周期函数信号g(τ)与互相关信号f(τ)的相关系数,如下式所示:式中, 计算ψ的方法如下:

6.根据权利要求3所述时延估计方法,其特征在于:所述互相关信号离散形式序列f(mT)计算方式如下:其中,x(t)和y(t)由同一个脉冲触发信号P(nT)进行数字化采样,分别形成x(nT)和y(nT):式中,Nx为接收信号起振后第一个采样点序列值,Ns为发射激励信号最后一个采样点序列值,Nr为接收信号最后一个采样点序列值;x(t)表示激励信号;y(t)表示接收波信号。

7.根据权利要求5所述时延估计方法,其特征在于:选取步进量Δθ=θ(i)-θ(i-1),寻找f(mT)序列中满足的所有位置点,记为(mT)θ(i)(j),代入单周期函数信号g(τ),得单周期函数信号序列g((mT)θ(i)(j))。

8.根据权利要求2所述时延估计方法,其特征在于:步骤S2中,对在极值ψ处的单周期正弦波信号进行整周期移相,确定具体的移相周期数K,包括以下步骤:B1、从Km开始将 往0时刻方向进行整周期移相至k个周期;

B2、寻找互相关信号序列f(mT)中满足 的所有点位置序列;

B3、求取所述所有点位置序列的单周期函数序列g((mT)k(j));

B4、获取所述所有点位置序列的互相关信号序列f((mT)k(j));

B5、计算单周期函数序列g((mT)k(j))与互相关信号序列f((mT)k(j))的相关系数B6、相关系数 是否小于设定值ε,若是,转B8;若否,进入下一步;

B7、k值减1,转B1;

B8、判定k-1为互相关信号周期Kx,根据当前k-1计算互相关信号的时延估计结果Tx。

9.根据权利要求8所述时延估计方法,其特征在于:选择k=Km,Km-1,Km-2…,将 往0时刻方向进行整周期移相,寻找f(mT)序列中满足 的所有点,记为(mT)k(j),代入得单周期函数信号序列g((mT)k(j));

求解:

Kx=Kmin,从而得到y(t)的开始起振点:式中Ks为Ts包含的整周期个数,Ts为进行互相关计算的理想发射信号时间长度。

10.根据权利要求1所述时延估计方法,其特征在于:包括如下步骤:D1、根据理想发射信号与接收信号求得互相关信号;

D2、对单周期函数信号进行步进移相,得到步进移相单周期函数信号:D3、求取各步进移相单周期函数信号与所述互相关信号的相关系数序列最大值;

D4、求解相关系数序列最大值处的精确相位偏移;

D5、将精确相位偏移单周期信号往零时刻方向进行整周期移相;

D6、求取互相关信号与整周期移相后的相关系数,如果所述相关系数小于设定阈值,上一个整周期即为互相关信号起振周期;此处的相关系数为每个整周期位置处的相关系数;

D7、根据互相关信号起振周期、理想发射信号时长、精确相位偏移,求得接收信号实际传播延时。