[發明專利]一種傳感器信號特征參數的提取方法

在審

• 申請號: 202011009015.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112130447A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 李靖;張中;張啟輝;寧寧;于奇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03;A61B5/04
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種傳感器信號特征參數的提取方法，利用K值描述傳感器信號的特征參數，并通過模數轉換器對傳感器信號進行量化提取K值，具體為在采樣結束后根據初始預測碼字控制量化電容切換形成第一次參考電壓與輸入電壓比較，根據第一次比較結果控制第一位冗余電容切換形成第二次參考電壓與輸入電壓比較，比較兩次比較結果，若不同則輸出K值為0，否則根據第二次比較結果控制第二位冗余電容切換形成第三次參考電壓比較，若比較結果翻轉則輸出K值為0，否則K值初始化為1，并依次根據初始預測碼字加上或減去碼字因子后控制量化電容切換形成新的參考電壓與輸入電壓比較，每次操作K值加1，當比較結果翻轉或出現溢出情況時輸出此時的K值，否則繼續。

技術領域

本發明屬于模擬集成電路技術領域，涉及一種傳感器信號特征參數的提取方法，特別涉及一種利用模擬數字轉換器并基于碼字重組的量化方法提取K值用于描述傳感器信號特征參數的方法，本發明能夠應用于量化傳感器信號和生物電信號中。

背景技術

生物電信號具有幅度變化較為緩慢、且在不同波段幅度區分明顯的特點。量化生物電信號的時候，為了獲取有用信息，數據處理單元(DSP)致力于將生物電信號的特征提取出來，用于疾病的診斷和預警。比如心電信號，其最主要的特征波群為PQRST波，獲取波群的幅度信息、持續時間等信息對心血管疾病的診療有重大意義。但是，目前并沒有統一的特征參數提取標準，這樣使得提取的參數沒有與之對接的處理系統；而不同的病癥需要的維度信息大相徑庭，用簡單構造的方式來描述事件已經無法勝任。因此，找到可適用于一般應用場景的高效特征參數提取方法至關重要。

發明內容

基于目前沒有統一的特征參數提取標準的不足之處，本發明提出一種傳感器信號特征參數的提取方法，提出了K值的概念用于描述生物電信號等傳感器信號的特征參數，K值越大則表示傳感器信號的變化幅度越大；并依托碼字重組的量化方法實現了從傳感器信號中提取K值。

本發明的技術方案為：

一種傳感器信號特征參數的提取方法，利用K值描述所述傳感器信號的特征參數，所述K值越大表示所述傳感器信號的變化幅度越大，所述K值越小表示所述傳感器信號的變化幅度越小；

通過模數轉換器對所述傳感器信號進行量化提取所述K值，所述模數轉換器的開關電容陣列包含N位的二進制量化電容和兩位冗余電容，N為大于1的正整數；

提取所述K值的具體步驟如下：

步驟一、利用模數轉換器對所述傳感器信號進行采樣獲得輸入電壓，采樣結束后根據N位初始預測碼字控制所述N位二進制量化電容切換形成第一次參考電壓，將所述輸入電壓與所述第一次參考電壓進行比較產生第一次比較結果；

步驟二、根據所述第一次比較結果控制第一位冗余電容切換形成第二次參考電壓，將所述輸入電壓與所述第二次參考電壓進行比較產生第二次比較結果；

步驟三、比較所述第一次比較結果和所述第二次比較結果，若不同則K值為0并轉到步驟七，否則轉到步驟四；

步驟四、根據所述第二次比較結果控制第二位冗余電容切換形成第三次參考電壓，將所述輸入電壓與所述第三次參考電壓進行比較產生第三次比較結果；

步驟五、比較所述第二次比較結果和所述第三次比較結果，若不同則K值為0并轉到步驟七，否則將K值初始化為1并轉到步驟六；

步驟六、前三次比較結果都相同，依次進行切換判斷操作獲得對應的比較結果后與前三次比較結果進行比較，若第j次切換判斷操作獲得的第3+j次比較結果與前三次比較結果相同時進行下一次切換判斷操作，直到第J次切換判斷操作獲得的第3+J次比較結果翻轉則轉到步驟七，J為正整數，j∈[1，J]；

其中第j次切換判斷操作如下：

a、K值計數加1；