[發明專利]匹配相關積分降采樣包絡檢波方法及系統

有效

• 申請號: 201310311520.X
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN104345298B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 許彥偉;侯朝煥;鄢社鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S7/292
• 分類號: G01S7/292;G01S7/527;H04L27/06
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司11318
• 代理人: 楊小蓉,楊青

技術領域

本發明涉及檢波領域，具體涉及匹配相關積分降采樣包絡檢波方法及系統。

背景技術

在聲納、雷達及無線電通信等系統中，由于傳感器、天線等條件的限制，在發射機端，需要將低頻有用信號調制到高頻信號進行傳遞或采用高頻信號進行目標探測；同樣，在接收機端，需要將調制在高頻信號中的低頻信號或目標信息解調出來。傳統的解調采用模擬檢波的方式實現，而隨著數字信號處理（DSP）技術和模數轉換（A/D）技術的發展，通用性、靈活性較差的模擬檢波正逐步被數字檢波所代替。數字檢波需要對載波信號進行采樣，而載波信號頻率一般比調制信號頻率要高很多。以不低于載波最高頻率兩倍的采樣率得到的采樣數據，相對于實際需要是冗余的，在不損失有用信息的前提下，可以對采樣數據進行降采樣，從而降低后續數據處理量和數據存儲空間。

現有的數字包絡檢波方法主要有：

1、絕對值包絡檢波

對載波信息進行奈奎斯特采樣或過采樣，對所有采樣數據進行絕對值運算，然后對絕對值后的數據進行低通濾波，濾掉高頻分量，即得到最終包絡檢波數據。

2、平方包絡檢波

對載波信息進行奈奎斯特采樣或過采樣，對所有采樣數據進行平方運算，然后對平方運算后的數據進行低通濾波，濾掉高頻分量，即得到最終包絡檢波數據。

現有的主要降采樣技術有：1、固定間隔抽樣：以所需要降低的點數為間隔，對采樣數據進行抽樣。

2、多點求和：對采樣數據以所需要降低的點數為間隔分段，然后對每段求和為當前段新采樣值。

3、多點取平均：對采樣數據以所需要降低的點數為間隔分段，然后取每段數據的均值為當前段新采樣值。

現有數字包絡檢波技術缺點：由于載波頻率一般遠高于調制信號頻率，以不低于奈奎斯特采樣頻率的采樣率得到的采樣數據，往往是冗余的，為了降低后續處理量和存儲量，需要對初始采樣數據進行降采樣。而傳統的絕對值檢波或平方檢波，在絕對值檢波或平方檢波后，高斯噪聲分布變為均值大于零的非高斯分布，此時已無法通過求和積分等方法進行噪聲抑制和信噪比提高。

現有降采樣技術缺點：1）固定間隔抽樣、多點求和、取平均等方法多為檢波后降采樣。高斯噪聲檢波（取絕對值或平方）后的均值大于零，無法通過求和等抑制噪聲。檢波后降采樣的缺點是沒有在降采樣的同時，通過積分抑制噪聲、提高信噪比。2）匹配濾波雖然具有噪聲抑制功能，但其需要明確知道信號的形式（頻率、時長等），積分時間與信號脈沖長度相同，濾波后數據量沒有降低，數據中仍存在著大量不完全匹配數據（對檢測器來說是一種干擾）。

發明內容

本發明的目的在于，為克服上述技術問題，本發明提供了匹配相關積分降采樣包絡檢波方法及系統。

為了解決包絡檢波時載波信號中的高斯噪聲干擾和載波信號采樣后的數據冗余問題，本發明提供一種基于匹配相關積分降采樣的包絡檢波方法，所述方法包含：構造與待檢波的載波信號頻率相同的樣本信號，并對構造的樣本信號移位獲得若干相位不同的移位樣本信號；將一段待檢波的載波信號與構造的樣本信號和樣本移位信號進行點積，并將最大的點積值作為這段待檢波信號的包絡值，并依此獲得各段載波信號的包絡值；完成檢波。其中，當一段待檢波的載波信號為模擬信號時，所述點積指檢波信號與樣本信號和樣本移位信號相乘后再積分；當一段待檢波的載波信號為離散信號時，所述點積指將離散載波信號與樣本或樣本移位信號的離散信號相乘再求和。如：載波離散信號M＝{m(1),m(2)...m(N_samp)}，樣本離散信號N＝{n(1),n(2)...n(N_samp)}，那么載波信號M和樣本信號N的點積為：其中Σ為取總和符號。

當對載波信號進行數字化處理后，上述方法具體包含如下步驟：

步驟101）基于奈奎斯特采樣定理，以采樣頻率f_s和采樣時間t_samp對中心頻率為f的載波信號進行采樣，得到N個離散數據；

步驟102）生成頻率為f的正弦或余弦信號，并依據所述采樣頻率f_s和積分時間t_i對生成的正弦或余弦信號進行采樣，得到N_samp個采樣的離散數據，這些采樣得到的離散數據組成正弦樣本集合；再將正弦樣本集合中的元素進行M次圓周移位，共得到M個移位樣本信號集合；