[發明專利]一種信號恢復的優化方法

有效

• 申請號: 201010508001.9
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN101997788A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 俞建寶;曹輝
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

技術領域

本發明屬于信號處理領域，尤其適用于應用在地球物理、通訊工程、電子工程、軍事等多個應用領域。

背景技術

現有技術中，基于雙譜運算的信號重構，最重要的一個步驟是對基頻率(或基波數)f₀的準確估算。現有的方法為：取雙譜的對角線值B(f₁，f₂)，使|B(f，f)|不為0的最小f便是估算的f′₀。f′₀為f₀的初次估值，不一定精確，特別是當基頻f₀與頻率分辨率Δf之比不為整數時。估算的f′₀與真值f₀的誤差范圍為為減小估算值f′₀與真值f₀的誤差，進一步搜索區間內使|B(f，f)|達到最大的f，進行頻率細化處理。對于實際數據，由于噪聲的影響，|B(f，f)|不可能為0，采用第一個譜峰來代替不為0的|B(f，f)|。在進行頻率細化處理的搜索計算時，先設定誤差控制的精度ε。搜索計算采用迭代算法：

(1)令B＝|B(f′₀，f′₀)|，計算|B(f，f)|；

(2)若B＜|B(f，f)|，則令B＝|B(f，f)|，f′₀＝f，若Δf＜ε，則結束，否則轉回(1)；若B＞|B(f，f)|，則轉入(3)。

(3)令B＝|B(f′₀，f′₀)|，計算|B(f，f)|；

若B＜|B(f，f)|，則令B＝|B(f，f)|，f′₀＝f，若Δf＜ε，則結束，否則轉回(1)；若B＞|B(f，f)|，則令若Δf＜ε，則結束，否則轉回(1)。

為減小估算值f′₀與真值f₀的誤差，在區間內，迭代搜索使|B(f，f)|達到最大的f，作為實際計算得到的基頻f₀。

現有的技術中存在以下3方面的技術問題：

(1)通常情況下，信號的基頻f₀與頻率分辨率Δf之比不為整數，因此現有技術的方法估算的f₀，在信噪比較低時是個近似值(如表1)；即使基頻f₀與頻率分辨率Δf之比為整數，當信噪比較低時，上述方法估算的f₀也不能確保得到真值(如表2)。為使基頻f₀估算的精度足夠高，迭代運算的次數、計算量隨之大大增加。

表1半基頻f₀/2不為頻率分辨率Δf的整數倍時不同信噪比信號估算的f′₀及其雙譜值|B(f′₀，f′₀)|

表2半基頻f₀/2為頻率分辨率Δf的整數倍時不同信噪比信號估算的f′₀及其雙譜值|B(f′₀，f′₀)|

(2)現有技術的方法，頻率分辨率Δf越高，則基頻f₀估算的精度越高，但對于實際信號，計算用的信號長度與信號的時間域采樣率已經固定，也即頻率分辨率Δf已經固定，因此，增加迭代運算的次數是提高估算精度的唯一途徑。

(3)現有技術由于在方法上存在缺陷而帶來實際應用上的局限。目前僅用于具有周期變化的信號的恢復處理，例如，仿真試驗用的模型信號是具有周期變化的諧波信號，實際信號試驗用的也是具有周期變化的縫紉機振動信號。

為了克服現有技術中基頻f₀估算不準的缺陷，增強“應用雙譜運算進行信號恢復”這一技術的適用性和實用性，申請人提出了本發明。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術中存在的技術問題，研發了一種信號恢復的優化方法。本發明使基于雙譜運算的信號重構技術適用于任意信號數據的重構，而且重構信號的保真度高。

本發明的核心內容是，通過信號處理方案、流程的改變，規避現有技術中方法的缺陷。具體地說，就是在對原始信號做雙譜運算前，先對原始信號做3項預處理：去線性背景；零均值化；周期拓展。