[發(fā)明專利]一種信號合成方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710311860.0
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107425928B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 王雷歐;王東輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04B17/336
• 分類號: H04B17/336;H04B17/309;H04B1/10
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

本發(fā)明涉及一種信號合成方法及系統(tǒng)，該方法用于將多個傳感器中每個傳感器的輸出信號進行合成，該方法包括：確定所述多個傳感器中每個傳感器的功率因子估計值；根據(jù)所述功率因子估計值與第一閾值的關(guān)系，確定所述多個傳感器中每個傳感器的第一合成權(quán)值；利用所述多個傳感器中每個傳感器的所述第一合成權(quán)值，將所述多個傳感器中每個傳感器的輸出信號進行合成。由上可見，根據(jù)功率因子估計值與第一閾值的關(guān)系，可以判斷出傳感器是否發(fā)生故障，從而有針對性地確定該傳感器的合成權(quán)值，可以最大限度地降低合成損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種信號合成方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳感器(英文名稱：transducer/sensor)是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

如何保障微弱信號的高效可靠接收一直是現(xiàn)代信號處理中的一個難點。目前由于技術(shù)水平的限制，單個傳感器節(jié)點的性能不可能無限制提高，接收機噪聲也很難進一步降低，一種有效的解決方案是利用多個傳感器對同一信號進行聯(lián)合接收，將接收信號進行合成以提高信號信噪比。隨機布設多傳感器信號合成技術(shù)具有應用靈活、成本較低以及性能穩(wěn)健等優(yōu)點，在眾多領(lǐng)域具有廣泛應用前景。

現(xiàn)有技術(shù)中存在多種對于多個傳感器的信號合成方法。

一種為D.H.Rogstad等人發(fā)表的文章《The SUMPLE Algorithm for AligningArrays of Receiving Radio Antennas:Coherence Achieved with Less Hardware andLower Combining Loss》(IPN Progress Report，vol.42，no.162，pp.1-29)中提出一種可用于隨機布設多傳感器信號合成的SUMPLE算法。

首先，先將接收信號建模為：

其中S_i,k表示第i個傳感器在第k時刻接收到的信號，i＝1,2,…,N，N為傳感器總個數(shù)，k為采樣點時間變量；s_i,k表示第i個傳感器在第k時刻接收到的源信號，為第i個傳感器在第k時刻接收到的噪聲，上標s表示與s_i,k存在對應關(guān)系。

將信號的合成權(quán)值表示為：

W_i,K＝w_i,K+η_i,K (2)

其中W_i,K表示第i個傳感器在第K段相關(guān)時間間隔接收的信號的合成權(quán)值；w_i,K表示第i個傳感器在第K段相關(guān)時間間隔接收的源信號的理想合成權(quán)值，可稱為信號權(quán)值；η_i,K表示第i個傳感器在第K段相關(guān)時間間隔由噪聲引起的權(quán)值估計誤差，可稱為噪聲權(quán)值。k與K之間的關(guān)系如圖1所示，ncor為相關(guān)時間間隔，K為以相關(guān)時間間隔ncor為單位的時間變量。

根據(jù)公式(1)和(2)，合成信號C_k可以表示為：

其中，符號*表示復數(shù)共軛運算，合成信號的信號項c_k和噪聲項分別為：

假設各個傳感器接收性能相同，各個接收信號已經(jīng)對齊，且各傳感器信號的權(quán)值均互不相關(guān)時，根據(jù)公式(4)可以計算合成后信號項的平均功率|c_k|²：