[發明專利]基于SOBI及FastICA的同頻信號相位差測量方法無效

申請號：	201210263999.X	申請日：	2012-07-27
公開（公告）號：	CN102749514A	公開（公告）日：	2012-10-24
發明（設計）人：	龔國良;魯華祥;邊昳;陳旭;陳剛;張放;金敏;徐元	申請（專利權）人：	中國科學院半導體研究所
主分類號：	G01R25/00	分類號：	G01R25/00
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司 11021	代理人：	湯保平
地址：	100083 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于 sobi fastica 信號相位差測量方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，特別是一種基于SOBI及FastICA的同頻信號相位差測量方法。

背景技術

同頻率周期信號的相位差測量在信號分析、電路參數測試、電工技術、工業自動化、智能控制、通信及電子技術等許多領域都有著廣泛的應用，如交流電路中阻抗角的計算、電能計量中功率因數角的確定等。

在工程測量中，由于測量設備所處環境的復雜性，被測信號往往被疊加了這樣或者那樣的噪聲，如：零點漂移、振鈴現象、毛刺、溫度漂移、諧波干擾、白噪聲干擾等。這些噪聲通常會導致被測信號形狀發生畸變，甚至淹沒于噪聲中，給測量造成嚴重的困難。因此影響相位差測量精度的關鍵在于測量方法的抗噪聲干擾性。

現有的相位差測量方法較多，且大多具有一定的去噪效果及抗噪聲干擾能力，但這些方法往往只能對一種或幾種噪聲具有較好的抗干擾性，無法應對復雜環境下多種噪聲同時存在的情況，適用性較差。傳統的依靠模擬器件的方法，如矢量法、二極管鑒相法、脈沖計數法等，測量系統復雜，需要專用器件，硬件成本高，抗干擾能力差。近年來，計算機和數字信號處理技術取得長足進步，相位差測量逐漸向數字化方向發展，數字化測量的優點在于硬件成本低、適應性強，對于不同的測量對象只需改變程序的算法，測量精度優于模擬式測量。

相位差數字化測量方法按實現途徑可分為硬件法和軟件法兩大類。硬件法通過硬件電路測量兩個信號的周期及初相位的時間差，由軟件將時間差變換為相位差顯示，由于其去噪功能完全由硬件部分承擔，無法應對復雜多變的測量環境。軟件法主要包括頻域處理方法與時域處理方法兩類，其中頻域處理方法首先將信號變換到頻域，然后按照信號的頻譜特性對信號進行處理，如DFT法。該方法對信噪比的要求較低，對多種噪聲具有一定的抗干擾能力，但該方法需要對樣本實施嚴格整周期的采樣，否則會導致頻譜泄露及柵欄效應，并最終導致較大的測量誤差。時域處理方法對信號的處理都是在時域內進行，其本質在于兩個同頻率的正弦信號的相位差可以用它們相應的過零點的時間差來表征，其最大優點是信號處理方法簡單、直觀、物理意義明顯、易于用硬件實現，且部分算法無需要求整周期的采樣，缺點是該類方法只適合處理信噪比較高的情況，抗干擾能力差，且測量準確度依賴測量樣本的長度。

綜上所述，現有技術正弦信號相位差測量方法具有以下缺陷：要求測量樣本具有較高的信噪比，適用性較差，很難滿足復雜環境下的測量要求；測量的準確度過分依賴測量樣本的長度，且難以消除諧波干擾，測量速度慢。

發明內容

為解決上述的一個或多個問題，本發明提供了一種基于SOBI及FastICA的同頻信號相位差測量方法，以降低對測量樣本的要求，提高測量的準確性。

本發明提供一種基于SOBI及FastICA的同頻信號相位差測量方法，包括如下步驟：

步驟1：將被測信號x(n)擴展成3維觀測信號矩陣X(n)；

步驟2：對觀測信號矩陣X(n)運行一次排序的無迭代式SOBI算法，得到分離矩陣W₁；

步驟3：將W₁作為分離矩陣初始值，對觀測信號矩陣X(n)運行一次FastICA算法，得到混合矩陣A及源分量矩陣S(n)；

步驟4：根據混合矩陣A及源分量矩陣S(n)合成被測信號成分x′(n)；

步驟5：比較被測信號x′(n)與標準信號的相位差，完成同頻信號相位差測量。

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下技術效果：

1、本發明提供的基于SOBI及FastICA的同頻信號相位差測量方法，能有效避免零點漂移、溫度漂移、諧波、振鈴效應、白噪聲等多種噪聲的干擾，測量準確度高，適用范圍廣。

2、本發明提供的基于SOBI及FastICA的同頻信號相位差測量方法，采用排序的無迭代式SOBI算法求解分離矩陣初始值，求解過程簡單，計算速度快。