[發(fā)明專利]故障檢測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710161872.X
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107101662B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王雷歐;王東輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;H04B17/15;H04B17/29
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

本申請涉及一種故障檢測方法及系統(tǒng)，所述方法包括：獲取傳感器陣列中每個傳感器的合成權(quán)值、傳感器陣列的合成信號的第一信噪比以及每個傳感器的傳感器因子；根據(jù)每個傳感器的傳感器因子，從傳感器陣列中選擇目標(biāo)傳感器，并將目標(biāo)傳感器的合成權(quán)值更新為第一修正值；根據(jù)目標(biāo)傳感器的第一修正值和除目標(biāo)傳感器外，傳感器陣列中其他傳感器的合成權(quán)值，計算合成信號的第二信噪比；判斷第二信噪比是否大于第一信噪；當(dāng)?shù)诙旁氡却笥诘谝恍旁氡葧r，確定目標(biāo)傳感器為故障傳感器，其中，第一修正值成為所述目標(biāo)傳感器的合成權(quán)值。該方法能有效檢測傳感器故障，同時修正故障傳感器的合成權(quán)值，減少合成損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號處理領(lǐng)域，尤其涉及一種故障檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳感器陣列的信號合成技術(shù)，即利用多個傳感器接收同一信號，根據(jù)信號的相干性和噪聲的不相干性，將信號進行加權(quán)合成，從而提高接收信號信噪比。該傳感器陣列的信號合成技術(shù)可以有效提高傳感器陣列的接收性能，給某些極低信噪比信號的接收提供了途徑，可以應(yīng)用在環(huán)境檢測、雷達接收、通信導(dǎo)航或深空探測等領(lǐng)域。

D.H.Rogstad等人發(fā)表的文章《The SUMPLE Algorithm for Aligning Arrays ofReceiving Radio Antennas:Coherence Achieved with Less Hardware and LowerCombining Loss》中提出一種SUMPLE算法。

但是，該算法沒有考慮傳感器陣列的故障。在實際應(yīng)用中，某些傳感器可能在使用過程中會發(fā)生故障。由于故障傳感器所接收到的是噪聲，雖然故障傳感器的合成權(quán)值小于非故障傳感器的合成權(quán)值，但是故障傳感器的合成權(quán)值不為零，故引入的噪聲會增加傳感器陣列的合成損失。因此有必要檢測并判斷傳感器陣列是否發(fā)生故障，并對故障傳感器的合成權(quán)值進行修正，通過降低故障傳感器的合成權(quán)值來減少合成損失。

沈彩耀等人發(fā)表的文章《天線組陣中基于SUMPLE算法的故障天線分析》中提出一種增加α權(quán)值修正系數(shù)的SUMPLE(α-SUMPLE)方法，權(quán)值修正系數(shù)的功能是通過提高無故障傳感器的合成權(quán)值來增強其作用，同時通過降低故障傳感器的合成權(quán)值來減小其影響，進而降低故障發(fā)生時的合成損失。

上述兩種算法存在的問題是：SUMPLE算法沒有分析故障發(fā)生時的合成權(quán)值的估計問題。

α-SUMPLE算法的缺點為：(1)當(dāng)傳感器陣列沒有發(fā)生故障時，權(quán)值修正系數(shù)使得合成權(quán)值信噪比下降，從而增加額外的合成損失；(2)當(dāng)傳感器陣列發(fā)生故障時，如果信號的信噪比較低，權(quán)值修正系數(shù)會使得權(quán)值誤差進一步增大，從而導(dǎo)致更大的合成損失。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種傳感器陣列中的故障檢測方法，能有效檢測傳感器故障，同時修正故障傳感器的合成權(quán)值，減少合成損失。

第一方面，提供了一種故障檢測方法，所述方法包括：獲取傳感器陣列中每個傳感器的合成權(quán)值、傳感器陣列的合成信號的第一信噪比以及每個傳感器的傳感器因子；根據(jù)所述每個傳感器的傳感器因子，從所述傳感器陣列中選擇目標(biāo)傳感器，并將所述目標(biāo)傳感器的合成權(quán)值更新為第一修正值；根據(jù)所述目標(biāo)傳感器的第一修正值和除所述目標(biāo)傳感器外，所述傳感器陣列中其他傳感器的合成權(quán)值，計算合成信號的第二信噪比；判斷所述第二信噪比是否大于所述第一信噪；當(dāng)所述第二信噪比大于所述第一信噪比時，確定所述目標(biāo)傳感器為故障傳感器，其中，所述第一修正值成為所述目標(biāo)傳感器的合成權(quán)值。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述獲取傳感器陣列中每個傳感器的合成權(quán)值，包括：根據(jù)公式計算傳感器陣列中每個傳感器的合成權(quán)值；其中，ncor為時間間隔，為接收信號，為除第i個傳感器外，傳感器陣列接收信號的合成信號作為第i個傳感器接收信號的參考信號，R_K+1為歸一化系數(shù)，

在一種可能的實現(xiàn)方式中，根據(jù)公式計算傳感器陣列的合成信號的第一信噪比和第二信噪比；