[發明專利]一種無線無源聲表面波傳感器的超分辨率測量方法

有效

• 申請號: 201811096818.2
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109282841B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 劉伯權;郭佳佳;羅治民
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01D5/48
• 分類號: G01D5/48
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

1.一種無線無源聲表面波傳感器的超分辨率測量方法，包括以下步驟：

步驟一：接收回波信號，將回波信號均等劃分為若干子信號，提取有用子信號，并甄別接收信號是否收到干擾，若有干擾，則重新接收回波信號，無干擾，則進入步驟二；

步驟一的具體步驟為：

1-1)接收最新的回波信號樣本，將回波信號X均等分為20份子信號X₁,X₂,...,X₁₉,X₂₀，求出每份子信號的標準差，將X₁的標準差σ₁作為標準，且令j＝0，N＝0；

1-2)令j＝j+1，判斷j21是否成立，若j21成立，則繼續判斷σ_j≥0.707σ₁是否成立，σ_j表示第j份子信號X_j的標準差，若σ_j≥0.707σ₁成立，則N＝N+1，記錄n_N＝j，n_N表示第N個有用子信號的位置，第N個有用子信號X′_N＝X_j,并返回步驟1-2)，若σ_j≥0.707σ₁不成立，則直接返回步驟1-2)；若j21不成立，則執行步驟1-3)；

1-3)令q＝2，執行步驟1-4)；

1-4)判斷N≥2是否成立，是，則執行步驟1-5)；否，則做出信號接收不正常的判斷，并返回步驟1-1)；

1-5)若q≤N，判斷n_q＝n_q-1+1是否成立，若成立，則令q＝q+1，返回步驟1-5)，不成立，則做出回波信號受到干擾的判斷，并返回步驟1-1)；若qN，則令m＝1，并執行步驟二；

步驟二：建立數學模型，利用凸優化，對有用子信號進行頻率估計；

步驟三：利用概率論的原理，確定回波信號的頻率，完成超分辨率測量。

2.根據權利要求1所述的無線無源聲表面波傳感器的超分辨率測量方法，其特征在于，所述步驟1-1)中，回波信號X均等分后若存在多余樣本點時，則將多余樣本點直接去掉。

3.根據權利要求1所述的無線無源聲表面波傳感器的超分辨率測量方法，其特征在于，所述步驟二的具體步驟為：

2-1)判斷m≤N是否成立，若成立，則執行步驟2-2)，若不成立，則執行步驟2-4)；

2-2)令變量x＝X′_m，按照下式求解凸優化問題，得到c的最優解，

subject to

其中subject to表示約束條件，是為了約束c和Q的范圍，代表半正定矩陣；表示目標函數，c是一個列向量變量，c^*表示c的共軛轉置，當x和c的內積的實部取最大值時，c的取值就是最優解向量；Q_a,a+b表示矩陣Q的第a行第a+b列，表示所構造的Hermitian矩陣Q需要滿足主對角線元素之和要為1，其他對角線元素之和為0；c∈C^L，C^L表示長度為L的數組，c∈C^L意思是：c屬于長度為L的一位一維數組變量；Q∈C^L×L，Q是大小為L*L矩陣變量；然后執行步驟2-3)；

2-3)尋找使|1-|c_s||(s＝0,1,...,L-1)取得最小值的c_s并記為c′_s，令w_m＝arccos(realc′_s)，m＝m+1，返回步驟2-1)；

2-4)令k＝0，執行步驟三。

4.根據權利要求3所述的無線無源聲表面波傳感器的超分辨率測量方法，其特征在于，所述步驟三的具體步驟為：

3-1)將所有w_m(m＝1,2,...,N)組成集合W，執行步驟3-2)；

3-2)令k＝k+1，依四舍五入原則對集合W中每位元素保留k位小數，組成新的集合Ω，執行步驟3-3)；

3-3)判別集合Ω中，是否存在相同元素，若是，則執行步驟3-4)；若否，則執行步驟3-5)；

3-4)選取集合Ω中出現頻數最多的數值Ω_{max f}，并在集合Ω中找出數值Ω_{max f}對應的所有元素Ω_f，從集合W中挑出與所有Ω_f對應的元素w_f，組成新的集合W′，令W＝W′，返回步驟3-2)；

3-5)選取集合W中的第一個元素w₁作為聲表面波回波信號數字頻率的估計值