[發(fā)明專利]一種基于Chirp碼的正交稀疏字典設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811243842.4
• 申請(qǐng)日: 2018-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109188409A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王平;孔露;羅漢武;李昉;李猛克;崔士剛;陳師寬;趙振東;劉斌;薛楓;杜婷婷;孔美婭;李錫濤;柳學(xué)功;楊飛;石軼哲;李佳琦;姜佳昕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司檢修分公司
• 主分類號(hào): G01S7/539
• 分類號(hào): G01S7/539;G01S15/89
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種基于Chirp碼的正交稀疏字典設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1：在超聲發(fā)射信號(hào)中采用經(jīng)過(guò)加窗函數(shù)處理的Chirp碼激勵(lì)信號(hào)；

S2：對(duì)接收到的超聲回波信號(hào)進(jìn)行處理，并用矩陣形式重新描述；

S3：結(jié)合頻域稀疏信號(hào)的稀疏表示，構(gòu)造出用于超聲回波稀疏表示的正交字典；

S4：用測(cè)量矩陣對(duì)稀疏化的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，將原始信號(hào)從高維空間向低維空間投影；

S5：通過(guò)重構(gòu)算法求解最優(yōu)化問(wèn)題，得到原始信號(hào)的系數(shù)向量；

S6：利用系數(shù)向量恢復(fù)出原始信號(hào)，從而進(jìn)行超聲成像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Chirp碼的正交稀疏字典設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在步驟S1中，所述窗函數(shù)w(k)表示為：

其中，K為所加窗函數(shù)寬度，k為第k個(gè)加窗函數(shù)位置；將經(jīng)過(guò)窗函數(shù)w(k)處理之后的Chirp信號(hào)作為超聲發(fā)射信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Chirp碼的正交稀疏字典設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下步驟：

S21：在散射點(diǎn)模型下，Chirp信號(hào)的回波信號(hào)s_r(t)表示為：

其中，f₀為信號(hào)的中心頻率，T為超聲系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，t為采樣時(shí)間，γ為頻率調(diào)制率，P為散射點(diǎn)個(gè)數(shù)，A_i和t_di分別表示第i個(gè)散射點(diǎn)的散射強(qiáng)度和延時(shí)；t_di＝2r_i/c，r_i表示第i個(gè)點(diǎn)到陣元的距離，c為聲速；

S22：信號(hào)數(shù)據(jù)處理采用一時(shí)寬固定，而頻率、調(diào)頻率與Chirp碼發(fā)射信號(hào)相同的信號(hào)作為參考信號(hào)，將它和回波信號(hào)做差頻處理后再進(jìn)行數(shù)字化并正交檢波；對(duì)超聲系統(tǒng)發(fā)射的Chirp碼信號(hào)進(jìn)行處理，則參考信號(hào)s_ref(t)表示為：

其中f₀為信號(hào)的中心頻率，t為采樣時(shí)間，γ為頻率調(diào)制率，t_ref＝2R_ref/c為參考延時(shí)，R_ref為參考距離；

S23：經(jīng)過(guò)處理后的差頻輸出信號(hào)為：與s_ref(t)共軛，則s_IF(t)表示為：

其中，s_IF(t)是P個(gè)點(diǎn)頻信號(hào)的線性組合，在頻域上是稀疏的；

S24：對(duì)采樣，得到時(shí)間向量其中：N為采樣時(shí)間維度；設(shè)s_r(t)、s_ref(t)和s_IF(t)在采樣頻率f_s下的采樣結(jié)果分別為s_r、s_ref和s_IF，t＝[t₁,t₂,…,t_N]^T，則s_r、s_ref和s_IF寫(xiě)成向量形式分別為：