[發(fā)明專利]一種有效濾除電子白板系統(tǒng)中同頻信號干擾的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210306022.1
• 申請日: 2012-08-26
• 公開（公告）號: CN102866801A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫曉穎;宋淑婷;王波;陳建;燕學(xué)智;溫泉;黃玉蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種濾除電子白板定位系統(tǒng)中同頻信號干擾的方法，它可以應(yīng)用到超聲定位電子白板系統(tǒng)中，濾除系統(tǒng)中的同頻信號干擾，恢復(fù)超聲信號上升沿波形，從而為后續(xù)時延提取排除干擾。

背景技術(shù)

交互式電子白板系統(tǒng)主要包括信號筆、超聲波感應(yīng)白板和相應(yīng)的應(yīng)用軟件三部分，超聲波感應(yīng)白板檢測信號筆的位置信息并將該信息傳送給計算機，然后計算機結(jié)合應(yīng)用軟件處理位置信息并通過投影儀將結(jié)果顯示在板面上。信號筆由紅外發(fā)射電路、超聲發(fā)射電路、控制單元組成。超聲波感應(yīng)白板由白板和超聲接受器組成，其中超聲接收器包括紅外接收電路、超聲接收電路和控制單元三部分。當(dāng)信號筆發(fā)射紅外和超聲信號時，接收器的控制器先控制紅外接收電路檢測并接收紅外信號，作為時間基準信號，當(dāng)接收電路檢測到紅外信號后就開啟超聲接收器，接收超聲定位信號，控制器運用一定的算法提取出超聲時延后就傳遞給上位機進行位置坐標計算和顯示。

而在實際應(yīng)用中，由于板面厚度和材質(zhì)的影響，有些白板系統(tǒng)會產(chǎn)生一種與定位信號頻率相近或完全相同的干擾，其產(chǎn)生原因可能有兩種：一種是筆在書寫時與板面摩擦導(dǎo)致板面震動，從而輻射出干擾信號；另一種原因是由于信號筆發(fā)出的信號激勵板面形成一種聲輻射源而產(chǎn)生干擾，又被稱為聲輻射干擾。這種干擾改變了超聲信號上升沿的波形，從而使系統(tǒng)定位失效，嚴重影響了系統(tǒng)的工作性能。

對于一般的干擾信號，其濾除方法是先識別出干擾信號，再使用濾波器將其濾除，但是對于同頻干擾信號這種方法并不適用。在蜂窩移動通信系統(tǒng)中同頻信號干擾是它的典型干擾信號，目前解決方法主要為使應(yīng)用同一頻率的基站間距離足夠遠。針對基站間的同頻干擾，現(xiàn)有技術(shù)還提出了一種指配法來濾除同頻干擾，需要基站和基站控制器共同參與。此外，還可以利用均衡濾波器消除多基站間的同頻干擾。而電子白板系統(tǒng)的同頻干擾由板面產(chǎn)生，屬于系統(tǒng)內(nèi)部干擾，由于這種同頻干擾的存在，使到達接收器的超聲信號與干擾信號完全合并成一體，無論從時域還是頻域，均不能將其區(qū)別開來。此外，從電子白板產(chǎn)品的成本考慮，現(xiàn)有的復(fù)雜同頻干擾濾除技術(shù)也并不適用。

目前對濾除電子白板定位系統(tǒng)中由板面產(chǎn)生的同頻干擾信號的研究成果很少，2009年美國Luidia公司針對未知干擾提出的自適應(yīng)干擾消除方案對此類干擾有很好的抑制效果，但由于實時性差而不適于應(yīng)用到嵌入式超聲定位系統(tǒng)中。2012年國內(nèi)發(fā)表的《一種消除超聲定位中聲輻射干擾的方法》專利中提出了對這種干擾的消除方法，此法在解決方法上較簡單，但是對干擾的濾除效果不好，實驗表明應(yīng)用此方法的系統(tǒng)書寫范圍仍然很小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種有效濾除電子白板系統(tǒng)中同頻信號干擾的方法，以解決目前對同頻信號干擾的濾除效果不好的問題。

本發(fā)明包括如下功能模塊：

(1)暫存器：用于存儲濾除直流和高頻噪聲干擾之后的超聲信號；

(2)預(yù)處理器：用于對超聲信號進行波形變換；

(3)兩個波形檢測器：波形檢測器I用于提取超聲信號直達峰位置；波形檢測器

II用于對預(yù)處理后的超聲信號進行包絡(luò)提取；

(4)斷點位置搜索器：用于搜索超聲信號波形中的斷點位置；

(5)門限比較器：用于對所搜索到的斷點位置進行修正和優(yōu)化；

(6)波形恢復(fù)器：用于濾除干擾信號，得到原始波形；

發(fā)明包括如下處理步驟：

(1)利用波形檢測器I對存儲在暫存器內(nèi)的信號進行處理，搜索出超聲波信號的直達峰位置，然后搜索出0.3倍直達峰位置；

(2)預(yù)處理器將步驟(1)所搜索出的0.3倍直達峰位置做為起始地址，對超聲波進行波形變換；

(3)在步驟(2)的基礎(chǔ)上，利用波形檢測器II對超聲波上升沿進行包絡(luò)提取；

(4)利用斷點位置搜索器搜索斷點位置：首先計算包絡(luò)的一階差商，然后計算差商的反正切值，并求反正切值差值，最后利用反正切差值最大值搜索出斷點位置；

(5)利用門限比較器將步驟(4)中所獲取的斷點位置進行修正和優(yōu)化：在斷點位置前后計算相鄰包絡(luò)峰值間的比值，與門限值比較，以修正斷點位置；

(6)波形恢復(fù)器將步驟（5）確定的斷點位置作為起始點，利用直線插值恢復(fù)出斷點前未受干擾的信號波形。