[發明專利]基于輪廓預提取的直接信息采樣系統及其方法

有效

• 申請號: 201310259197.6
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103401560A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 芮國勝;田文飚;張海波
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于輪廓預提取的直接信息采樣系統，包括相互連接的采集模塊(10)和重構模塊(20)以及傳輸存儲模塊(30)，其特征在于：其中采集模塊(10)內包括輪廓提取LPF(11)，該濾波器與低速ADC(12)和減法器(17)相連，減法器(17)和AIC(18)相連，低速ADC(12)和AIC(18)均連接至編碼器(13)；重構模塊(20)內包括解碼器(24)，該解碼器輸出至內插濾波器(23)和APOMP重構單元(25)，內插濾波器(23)和APOMP重構單元(25)均連接至加法器(22)，加法器連接至DAC(21)；采集模塊(10)和重構模塊(20)通過傳輸存儲模塊(30)連接。

2.根據權利要求1所述的基于輪廓預提取的直接信息采樣系統，其特征在于：所述編碼器(13)和解碼器(24)相適配。

3.根據權利要求1所述的基于輪廓預提取的直接信息采樣系統，其特征在于：AIC(18)中包括乘法器(16)，該乘法器和積分器(15)連接，積分器(15)與低速ADC(14)連接。

4.基于輪廓預提取的直接信息采樣方法，其特征在于：原始信號x(t)首先輸入采集模塊(10)中的輪廓提取LPF(11)，得到信號的輪廓a(t)，然后經由低速ADC(12)數字化為輪廓信息序列a[n]，序列中的元素即信號的輪廓點；同時，原始信號x(t)輸入減法器(17)與輪廓相減得到信號細節d(t)，這些細節則通過AIC(18)，得到細節觀測值序列d[m]，再將輪廓信息序列a[n]和細節觀測值序列d[m]編碼，即完成信號采集過程；編碼后的比特流經過傳輸存儲模塊(30)到達重構模塊(20)，通過解碼器(24)解出輪廓信息序列a[n]和細節觀測值序列d[m]，細節觀測值序列d[m]直接送入APOMP重構單元(25)重構出細節信息在加法器(22)疊加輪廓信息后并經過DAC(21)即得到恢復的信號由于在采集端，輪廓信息序列是被低速采集的，故需經過內插濾波器(23)與細節信息速率匹配。

5.根據權利要求4所述的基于輪廓預提取的直接信息采樣方法，其特征在于：輪廓提取LPF(11)是一個低通濾波器，其截止頻率f_stop(Hz)在區間[0，N/2]內取值，其中N為原輸入信號x(t)Nyquist頻率的2倍。

6.根據權利要求4所述的基于輪廓預提取的直接信息采樣方法，其特征在于：所述低速ADC(12)采樣頻率為2f_stop，即以常規模式、不壓縮地采集輪廓信息。

7.根據權利要求4所述的基于輪廓預提取的直接信息采樣方法，其特征在于：所述AIC(18)中信號細節d(t)先經過乘法器(16)被一個NHz的偽隨機最大長度PN序列p_c(t)解調，其取值為±1；接著對解調后的信號進行低通濾波，這里的低通濾波簡化為一個積分過程，由積分器(15)完成1/Ms時間內解調信號的累加；解調的目的在于擴展頻譜以保證低通濾波后信息的完整性；最后利用ADC(14)以速率MHz進行采樣、量化后得到細節觀測值序列d[m]，這里M為觀測速率。

8.根據權利要求4所述的基于輪廓預提取的直接信息采樣方法，其特征在于：所述內插濾波器(23)按有理因子I/D采樣率轉換的相關結論設計，內插因子與抽取因子之比I/D設為N₀/2f_stopT_s，其中N₀表示重構信號段長度，持續時間為T_s，此時信號細節信息的采樣率為N₀/T_s，內插濾波器(23)將采樣率為2f_stop的輪廓信息a[n]轉換為采樣率與細節信息一致的a[k]。

9.根據權利要求4所述的基于輪廓預提取的直接信息采樣方法，其特征在于：所述APOMP重構具體包括以下步驟：

步驟100自適應分段(外迭代)包含：

步驟101信號有效性判斷，預讀輪廓信息序列a[n]，逐輪廓點計算相對上一輪廓點變化值Δ，判斷當前輪廓采樣點幅值是否不大于ε_a且|Δ|≤2ε_a，是則直接忽略，否則讀取、存儲細節信息觀測值d[m](可記為d)，ε_a依據實際噪聲水平設置；

步驟102初始化，當停止讀取，劃分段落，第j段內細節信息觀測值記作d_j；本段細節序列及其中信息估計的初始值為零矢量初始殘差r₀＝d_j，迭代索引i＝0恢復矩陣索引集以N₀表示重構信號段長度；

步騾200細節信息恢復(內迭代)包含：

步驟201相關投影，其中λ為投影矢量的索引，最大值為第λ_p個元素，Λ＝Λ∪{λ_p}；Φ_Λ由索引集Λ中元素指定Φ中列構成；

步驟202細節估計，其中代表第i次內迭代時對的估計值，其中代表第i次內迭代時對的估計值，代表Φ_Λ的Moore-Penrose逆；

步驟203更新殘差，若||r_i||≤ε_r，則終止迭代，否則返回步驟201，ε_r＝0對應無噪重構情況，有噪聲干擾時ε_r設為噪聲能量；

步驟204更新段，由得到細節信號的恢復值并輸出，j＝j+1；返回步驟102進行下一段重構直至全部結束。