[發(fā)明專利]用于適應(yīng)傳感器陣列中的裝置和/或信號(hào)不匹配的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680038822.2
• 申請日: 2006-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN101438259A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬恩·C·滕策;布魯斯·G·斯派塞
• 申請（專利權(quán)）人: 思德普通信公司
• 主分類號(hào): G06F15/00
• 分類號(hào): G06F15/00;G01F19/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 余 剛;尚志峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)檢測和處理中的噪聲識(shí)別(discrimination)。

背景技術(shù)

圖1是使用有時(shí)被稱為頻率子帶(frequency?sub-band)方法或 幀疊加(frame-overlap-and-add)方法的傳統(tǒng)實(shí)時(shí)頻域信號(hào)處理系統(tǒng) 10的框圖。該方法使用電路11來將輸入的采樣時(shí)間信號(hào)信息劃分 為被稱為幀的多個(gè)數(shù)據(jù)塊。能夠從數(shù)字傳感器或其它處理系統(tǒng)直接 提供、或能夠通過標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D或ADC)方法(未示出) 從模擬傳感器或處理系統(tǒng)提供采樣數(shù)據(jù)。這些幀可以是相鄰的或重 疊(overlap)的。因?yàn)閿?shù)據(jù)是時(shí)域數(shù)據(jù)的樣本，所以幀內(nèi)的所有樣 本都不具有虛部，并且數(shù)據(jù)是嚴(yán)格的“實(shí)數(shù)”。如果被應(yīng)用所需， 則接下來這些數(shù)據(jù)幀可以在乘法電路13中乘以分析窗(analysis window)14a以減少由隨后的采樣時(shí)間數(shù)據(jù)至頻域的變換所引入的 非自然信號(hào)(artifact)。隨后，窗幀(windowed?frame)通過許多對(duì) 于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是已知的這些變換(諸如，Hartley變換、 小波變換等)中的任一種被變換至頻域。這些變換中最通用的是傅 立葉變換。因?yàn)閿?shù)據(jù)是被采樣的并且數(shù)字化的，所以DFT，或離散 傅立葉變換，被用在這些情況下，優(yōu)選使用在電路16處所表示的 被稱為快速傅立葉變換或FFT的這種變換的快速計(jì)算 (fast-to-compute)形式之一。

盡管存在對(duì)分析窗(例如，漢明窗)的選擇，其將精確地重構(gòu) 時(shí)域信號(hào)，而不增加合成窗(synthesis?window)的復(fù)雜度和計(jì)算成 本，但是為了實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的效率這些分析窗遭受準(zhǔn)確度損害。通常， 在信號(hào)通過疊加電路19被重構(gòu)之前(如圖1中示出的)，對(duì)單獨(dú)的 合成窗14b應(yīng)用乘法以克服這些損害，但增加了成本。

當(dāng)在頻域中時(shí)，數(shù)據(jù)由包含“實(shí)”和“虛”部的復(fù)數(shù)所表示。 這些復(fù)數(shù)(每一個(gè)用于變換的每個(gè)頻率“倉(bin)”)表示包含在幀 的長度內(nèi)的時(shí)間間隔的范圍內(nèi)以及包含在“倉”的帶寬內(nèi)的頻率范 圍內(nèi)所平均的(以及通過窗函數(shù)所加權(quán)的)時(shí)間輸入信號(hào)數(shù)據(jù)的幅 度和相對(duì)相位角。這個(gè)輸入變換數(shù)據(jù)然后在電路17處被選擇的過 程所處理以產(chǎn)生處理的頻域數(shù)據(jù)的輸出變換。

一旦數(shù)據(jù)被處理，接下來標(biāo)準(zhǔn)頻域方法就調(diào)用(call?for)每幀 所處理的數(shù)據(jù)的逆變換以產(chǎn)生一串所處理的時(shí)域“實(shí)數(shù)”數(shù)據(jù)幀。 表示逆快速傅立葉變換(IFFT)處理的電路18執(zhí)行這個(gè)目的。如 果合成窗14b被使用，則在電路13處通過將時(shí)域數(shù)據(jù)的輸出幀與 所選擇的合成窗相乘來對(duì)其應(yīng)用，否則，來自電路18的數(shù)據(jù)的輸 出幀被直接傳送至電路19。可選地，在電路18處執(zhí)行逆傅立葉變 換之前，合成窗的頻域表示(representation)能夠通過將來自信號(hào)處理 17的輸出與所變換的合成窗進(jìn)行卷積被應(yīng)用到來自信號(hào)處理17的 輸出端。隨后，通過電路19執(zhí)行所處理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)幀的連接或疊 加而再組合時(shí)域幀，以產(chǎn)生包含所處理信號(hào)信息的最終的數(shù)字化和 采樣的時(shí)間輸出信號(hào)波形。當(dāng)然，該采樣信號(hào)可以，并且經(jīng)常通過 使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A或DAC)方法(未示出)而被轉(zhuǎn)化為模 擬信號(hào)，以便所處理的輸出信號(hào)能夠被用于許多應(yīng)用中，例如，科 學(xué)測量、電話技術(shù)、娛樂系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。

可選地，該過程能夠被應(yīng)用于時(shí)域中，其中，例如，模擬的或 數(shù)字化的輸入信號(hào)被通過一組帶通鑒頻濾波器(適當(dāng)情況下是模擬 的或數(shù)字的)。隨后，每個(gè)頻率濾波器的輸出被處理，接下來通過 將所處理的信號(hào)相加在一起來合并所處理的信號(hào)以形成所處理的 輸出信號(hào)。

圖2(a)示出傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的波束形成系統(tǒng)的元件，這里傳感 器系統(tǒng)21提供兩個(gè)或更多個(gè)輸入信號(hào)22，其對(duì)于關(guān)心的信號(hào)是時(shí) 間對(duì)準(zhǔn)的。為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，這些傳感器信號(hào)對(duì)于所有信號(hào)都應(yīng) 當(dāng)具有匹配的靈敏度。輸入傳感器信號(hào)22為如電路23處所示出的 系統(tǒng)的矢量求和波束形成處理提供輸入數(shù)據(jù)。

盡管矢量求和處理23常被執(zhí)行為矢量平均，但是矢量平均僅 是被標(biāo)量數(shù)所除的矢量和，并且在下文中將僅被稱為矢量和。