CN102901953B - 一种相关峰锐化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相关峰锐化方法，包括：A、获取源信号的自相关峰，并对该自相关峰做归一化处理；B、对源信号和与源信号对应的反射信号进行互相关运算，得到互相关峰，选择互相关峰的最大峰值为锐化峰值；C、在当前锐化峰值满足锐化条件时，依据当前锐化峰值和所述归一化后的自相关峰对当前互相关峰进行锐化，并记录所述锐化峰值的位置；D、将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并选择所述当前互相关峰中除所述记录的锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值，执行步骤C；本申请实施例提供的相关峰锐化方法，解决了各个反射信号相互干扰，功率较低的反射点的相关峰被功率较大的反射点的相关峰旁瓣掩盖，从而无法分辨出各个故障点的问题。

Description

一种相关峰锐化方法及装置

技术领域

本申请涉及测量技术领域，特别是涉及一种相关峰锐化方法及装置。

背景技术

在目前的一般故障（如电缆故障等）定位（距离定位）实现中，通过信号发生源向待测物体发送特定信号，并采集待测物体的反射信号，来分析待测物体的特征。

在分析过程中，对源信号（即发送的特定信号）和反射信号进行互相关运算，通过分析这两个信号的相关峰能够获取故障点到信号发生源的距离、以及相位幅度等信息，但是，当待测物体存在有不只一个反射点（故障点），且各点反射信号功率差别较大，距离差较小时，各个反射信号相互干扰，功率较低的反射点的相关峰被功率较大的反射点的相关峰旁瓣掩盖，不能准确确定各个故障点的位置。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种相关峰锐化方法及装置，已解决因各个反射信号相互干扰而无法分辨出各个故障点的问题。

技术方案如下：

一种相关峰锐化方法，包括：

A、获取源信号的自相关峰，并对所述自相关峰做归一化处理；

B、对所述源信号和与所述源信号对应的反射信号进行互相关运算，得到互相关峰，选择所述互相关峰的最大峰值为锐化峰值；

C、在当前锐化峰值满足锐化条件时，依据当前锐化峰值和所述归一化后的自相关峰对当前互相关峰进行锐化，并记录所述锐化峰值的位置；

D、将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并选择所述当前互相关峰中除所述记录的锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值，执行步骤C。

上述方法，优选的，依据如下公式对所述当前互相关峰进行锐化：

corr_seq1=corr_seq0-（P^*canc_seq）/N；

其中，corr_seq1为锐化后的互相关峰；corr_seq0为当前互相关峰；P为当前锐化峰值；canc_seq为归一化后的自相关峰；N为所述归一化后的自相关峰的最大峰值。

上述方法，优选的，所述当前锐化峰值满足锐化条件包括：

将当前锐化峰值与预设的检测门限进行比较，当所述当前锐化峰值大于所述检测门限时，所述当前锐化峰值满足锐化条件。

上述方法，优选的，还包括：

当所述锐化峰值不满足锐化条件时，输出当前互相关峰。

一种相关峰锐化装置，包括：

归一化模块，用于获取源信号的自相关峰，并对所述自相关峰做归一化处理；

运算模块，用于对所述源信号和与所述源信号对应的反射信号进行互相关运算，得到互相关峰，并选择所述互相关峰的最大峰值为锐化峰值；

锐化模块，用于步骤C，在当前锐化峰值满足锐化条件时，依据当前锐化峰值和所述归一化后的自相关峰对当前互相关峰进行锐化，并记录当前锐化峰值的位置；步骤D，将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并将所述记录的当前互相关峰中除所述锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值，执行步骤C。

上述装置，优选的，所述锐化模块包括：

比较单元，用于将当前锐化峰值与预设的检测门限进行比较；

计算单元，用于当所述比较单元比较出所述锐化峰值大于所述检测门限时，依据下式对所述第一互相关峰进行锐化：

corr_seq1=corr_seq0-（P^*canc_seq）/N；

其中，corr_seq1为锐化后的互相关峰；corr_seq0为当前互相关峰；P为当前锐化峰值；canc_seq为归一化后的自相关峰；N为所述归一化后的自相关峰的最大峰值；

选择单元，用于将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并将所述记录的当前互相关峰中除所述锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值。

上述装置，优选的，还包括：

输出模块，用于当所述锐化峰值不满足锐化条件时，输出所述当前互相关峰。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本发明提供的一种相关峰锐化方法及装置，通过获取源信号的自相关峰，并在源信号和与其对应的反射信号的互相关峰的最大峰值满足预设的锐化条件时，依据所述第一互相关峰、所述最大峰值和所述归一化后的自相关峰对所述第一互相关峰进行锐化，解决了各个反射信号相互干扰，功率较低的反射点的相关峰被功率较大的反射点的相关峰旁瓣掩盖，从而无法分辨出各个故障点的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种相关峰锐化方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的另一种相关峰锐化方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的源信号的自相关峰；

图4为本申请实施例提供的源信号与反射信号的互相关峰；

图5为本申请实施例提供的图4所示的互相关峰的局部放大图；

图6为本申请实施例提供的第一次锐化后的互相关峰；

图7为本申请实施例提供的图6所示的互相关峰的局部放大图；

图8为本申请实施例提供的第二次锐化后的互相关；

图9为本申请实施例提供的一种相关峰锐化装置的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的另一中相关峰锐化装置的结构示意图。

为了图示的简单和清楚，以上附图示出了结构的普通形式，并且为了避免不必要的模糊本发明，可以省略已知特征和技术的描述和细节。另外，附图中的单元不必要按照比例绘制。例如，可以相对于其他单元放大图中的一些单元的尺寸，从而帮助更好的理解本发明的实施例。不同附图中的相同标号表示相同的单元。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的单元，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示的或否则描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于那些单元，而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供的一种相关峰锐化方法的流程图如图1所示，包括：

步骤S101：获取源信号的自相关峰，并对所述自相关峰做归一化处理；

本步骤中，对源信号做自相关运算，得到源信号的自相关峰，对源信号的自相关峰做归一化处理；

优选的，可以应用下述方法对自相关峰进行归一化：

将自相关峰的幅值除以一个预设值；这个预设值可以是自相关峰的最大峰的峰值，当然也可以是其它值，这里不做具体限定。

也就是说，在对自相关峰进行归一化时，归一化后的自相关峰的最大峰值可以为1，也可以不为1。

步骤S102：对所述源信号和与所述源信号对应的反射信号进行互相关运算，得到互相关峰，选择所述互相关峰的最大峰值为锐化峰值；

通过向待测物体发送特定信号（即源信号）来采集待测物体的反射信号，对源信号和反射信号进行互相关运算，得到源信号和反射信号的互相关峰，所述特定信号可以是随机生成的。

步骤S103：在当前锐化峰值满足锐化条件时，依据当前锐化峰值和所述归一化后的自相关峰对当前互相关峰进行锐化，并记录所述锐化峰值的位置；

优选的，可以将当前锐化峰值与预设的检测门限进行比较，如果所述当前锐化峰值大于所述检测门限，则说明所述当前锐化峰值满足锐化条件，否则，说明所述当前锐化峰值不满足锐化条件。优选的，在当前锐化峰值满足锐化条件时，可以依据公式（1）对当前互相关峰进行锐化：

corr_seq1=corr_seq0-（P^*canc_seq）/N； （1）

其中，corr_seq1为锐化后的互相关峰；corr_seq0为当前互相关峰；P为当前锐化峰值；canc_seq为归一化后的自相关峰；N为所述归一化后的自相关峰的最大峰值。

优选的，在归一化后的自相关峰的最大峰值为1时，还可以依据下式对当前互相关峰进行锐化：

corr_seq1=corr_seq0-P^*canc_seq； （2）

其中，corr_seq1为锐化后的互相关峰；corr_seq0为当前互相关峰；P为当前锐化峰值；canc_seq为归一化后的自相关峰；

在进行锐化时，自相关峰和互相关峰中同一位置处的幅值进行锐化运算。

步骤S104：将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并将所述当前互相关峰中除所述记录的锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值，执行步骤S103。

从锐化后的互相关峰中，选择除前述记录的锐化峰所在位置以外处的最大峰值作为新的锐化峰值，即当前锐化峰值，然后重复步骤S103，直到当前锐化峰值不满足锐化条件为止。本申请实施例提供的一种相关峰锐化方法，通过获取源信号的自相关峰，并在源信号和与其对应的反射信号的互相关峰满足预设的锐化条件时，依据所述互相关峰的最大峰值和所述归一化后的自

相关峰对所述互相关峰进行锐化，解决了各个反射信号相互干扰，功率较低的反射点的相关峰被功率较大的反射点的相关峰旁瓣掩盖，从而无法分辨出各个故障点的问题。

请参看图2，图2为本申请实施例提供的另一种相关峰锐化方法的流程图，包括：

步骤S201：获取源信号的自相关峰，并对所述自相关峰做归一化处理；

步骤S202：对所述源信号和与所述源信号对应的反射信号进行互相关运算，得到互相关峰，选择所述互相关峰的最大峰值为锐化峰值；

步骤S203：判断当前锐化峰值是否满足锐化条件，如果是，则执行步骤S204，即对当前互相关峰进行锐化；如果否，则执行步骤S205，即输出当前互相关峰；

步骤S204：依据当前锐化峰值和所述归一化后的自相关峰对当前互相关峰进行锐化，并记录所述锐化峰值的位置

步骤S205：输出当前互相关峰；

为了说明本方案的有效性，下面以具体实例对本方案进行验证：

需要说明的是，本实例中所提供的所有图的纵坐标都是非归一化的值；各个图中，横坐标为时间，具体为数据的采样周期数，例如，图3中，横坐标4000就表示第4000个采样周期，假设采样周期为10ns，那么，横坐标4000就表示时间为4000*10ns=0.00004s；纵坐标为相关峰（包括自相关峰和互相关峰）的幅度值。

该相关峰锐化方法在互调测试仪上验证，在待测器件上加入两个反射点（故障点），分别为第一反射点和第二反射点；其中，第一反射点的反射功率比第二反射点的反射功率小50dB，第一反射点与第二反射点的环回延迟相隔30个采样周期；本实例中，检测门限为20dB（非归一化）；

本实例中，所发射的特定信号（即源信号）的带宽为10MHz，采样频率为245.76MHz，对其进行自相关运算，得到自相关峰，如图3所示；

同时向第一反射点和第二反射点发射所述特定信号（即源信号），获取反射信号，并计算源信号与反射信号的互相关峰，如图4所示；

为便于观察，请参看图5，图5为图4所示的互相关峰的局部放大图，其放大的是图4所示的互相关峰的最大峰值周围的图形；

由图5可以看出，主峰（即幅值最大的峰）比相关噪底只高出20dB左右，完全无法确定第二个反射信号（可能是第一反射点的反射信号，也可能是第二个点的反射信号）的位置和幅度。

在图4所示的互相关峰中，最大峰值约为82dB，其位置为8445，应用公式（1），依据该最大峰值以及图3所示的自相关峰对图4所示的互相关峰进行第一次锐化，锐化后的互相关峰如图6所示；

可以看出，此时已经可以明显看到第二个峰了，互相关峰的噪底被抑制了50dB左右（即，主峰比相关噪底高出50dB左右）；

请参看图7，图7为图6所示的互相关峰的局部放大图；其放大的是图6所示的互相关峰中最大峰值周围的图形；

根据图6所示的除图4所示的最大峰以外的最大峰值，以及图3所示的自相关峰对图6所示的互相关峰进行第二次锐化，锐化后的互相关峰的局部放大图如图8所示；

可看出，经过二次锐化后，相关噪底又进一步被抑制，可以明显看到两个峰值了，其中一个峰的峰值约为82dB，其位置为8445，另一个峰的峰值约为32dB，位置为8475；经过比较，可以看到，两个最大峰的位置关系和硬件上设定的延迟差异一致，幅度差异也一致。证明本申请实施例提供的相关峰锐化方法是有效的。

请参看图9，图9为本申请实施例提供的一种相关峰锐化装置的结构示意图，包括：

归一化模块901，运算模块902和锐化模块903；其中，

归一化模块901用于获取源信号的自相关峰，并对所述自相关峰做归一化处理；

运算模块902用于对所述源信号和与所述源信号对应的反射信号进行互相关运算，得到互相关峰，并选择所述互相关峰的最大峰值为锐化峰值；

锐化模块903用于步骤S103，在当前锐化峰值满足锐化条件时，依据当前锐化峰值和所述归一化后的自相关峰对当前互相关峰进行锐化，并记录当前锐化峰值的位置；步骤S104，将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并将所述记录的当前互相关峰中除所述锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值，执行步骤S103；

具体的，锐化模块903可以包括：

比较单元9031，计算单元9032和选择单元9033；

比较单元9031用于将当前锐化峰值与预设的检测门限进行比较；

计算单元9032与比较单元9031相连接，用于当所述比较单元比较出所述锐化峰值大于所述检测门限时，依据下式对所述第一互相关峰进行锐化：

corr_seq1=corr_seq0-（P^*canc_seq）/N；

其中，corr_seq1为锐化后的互相关峰；corr_seq0为当前互相关峰；P为当前锐化峰值；canc_seq为归一化后的自相关峰；N为所述归一化后的自相关峰的最大峰值；

选择单元9033分别与比较单元9031和计算单元9032相连接，用于将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并将所述记录的当前互相关峰中除所述锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值；

本申请实施例提供的另一种相关峰锐化装的结构示意图如图10所示，在图9所示的相关峰锐化装置的基础上，本申请实施例提供的相关峰锐化装置还包括：

输出模块1001，用于当所述锐化峰值不满足锐化条件时，输出所述当前互相关峰。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种相关峰锐化方法，其特征在于，包括：

A、获取源信号的自相关峰，并对所述自相关峰做归一化处理；

B、对所述源信号和与所述源信号对应的反射信号进行互相关运算，得到互相关峰，选择所述互相关峰的最大峰值为锐化峰值；

C、在当前锐化峰值满足锐化条件时，依据当前锐化峰值和所述归一化后的自相关峰对当前互相关峰进行锐化，并记录所述锐化峰值的位置；

D、将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并选择所述当前互相关峰中除所述记录的锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值，执行步骤C。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据如下公式对所述当前互相关峰进行锐化：

corr_seq1＝corr_seq0-(P*canc_seq)/N；

其中，corr_seq1为锐化后的互相关峰；corr_seq0为当前互相关峰；P为当前锐化峰值；canc_seq为与所述当前互相关峰位于同一位置的归一化后的自相关峰的幅值；N为所述归一化后的自相关峰的最大峰值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前锐化峰值满足锐化条件包括：

将当前锐化峰值与预设的检测门限进行比较，当所述当前锐化峰值大于所述检测门限时，所述当前锐化峰值满足锐化条件。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述锐化峰值不满足锐化条件时，输出当前互相关峰。

5.一种相关峰锐化装置，其特征在于，包括：

归一化模块，用于获取源信号的自相关峰，并对所述自相关峰做归一化处理；

运算模块，用于对所述源信号和与所述源信号对应的反射信号进行互相关运算，得到互相关峰，并选择所述互相关峰的最大峰值为锐化峰值；

锐化模块，用于步骤C，在当前锐化峰值满足锐化条件时，依据当前锐化峰值和所述归一化后的自相关峰对当前互相关峰进行锐化，并记录当前锐化峰值的位置；步骤D，将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并将所述 记录的当前互相关峰中除所述锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值，执行步骤C。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述锐化模块包括：

比较单元，用于将当前锐化峰值与预设的检测门限进行比较；

计算单元，用于当所述比较单元比较出所述锐化峰值大于所述检测门限时，依据下式对所述当前互相关峰进行锐化：

corr_seq1＝corr_seq0-(P*canc_seq)/N；

其中，corr_seq1为锐化后的互相关峰；corr_seq0为当前互相关峰；P为当前锐化峰值；canc_seq为与所述当前互相关峰位于同一位置的归一化后的自相关峰的幅值；N为所述归一化后的自相关峰的最大峰值；

选择单元，用于将锐化后的互相关峰作为当前互相关峰，并将所述记录的当前互相关峰中除所述锐化峰值位置以外处的最大峰值作为锐化峰值。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，还包括：

输出模块，用于当所述锐化峰值不满足锐化条件时，输出所述当前互相关峰。