成都理工大学黄洪全获国家专利权
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龙图腾网获悉成都理工大学申请的专利一种基于频谱变迁的脉冲信号参数识别方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119441956B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411586740.8,技术领域涉及:G06F18/24;该发明授权一种基于频谱变迁的脉冲信号参数识别方法是由黄洪全;陈垠村;高国梁;何蔚;黄媛媛;马兴科;兰智勇;吴忠林;陈德杰;王秋懿;聂蔾;徐鑫航;管奕;陈闻;熊霖设计研发完成,并于2024-11-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于频谱变迁的脉冲信号参数识别方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于频谱变迁的脉冲信号参数识别方法。针对采用现有的数字化波形成形以获知高阶复杂核脉冲信号参数遇到的难题,将脉冲信号进行频谱的移动,设计匹配的滤波器组滤波;对中心频点进行实时追踪,以克服电路参数波动导致的后续参数识别的不一致;克服了现有的数字化波形成形方法对脉冲的阶次及复杂程度的高度敏感性;便于将模拟信号处理的无延时特点与数字信号处理的灵活性进行有效结合;便于将模拟信号进行远距离传输以做进一步分析处理;最终为能谱的精确测量提供保障。
本发明授权一种基于频谱变迁的脉冲信号参数识别方法在权利要求书中公布了:1.一种基于频谱变迁的脉冲信号参数识别方法,其特征在于,对脉冲信号进行参数识别是通过以下步骤①~⑥实现的: 步骤①将核脉冲信号ft与振荡信号gt;ω0进行相乘,得到含噪音的振荡性信号xt的表达式: 本发明以核脉冲信号ft为如下公式1所示的高阶指数信号为例,即 其中τi为时间常数,A为幅值,N为阶次; 振荡信号gt;ω0为: gt;ω0=cosω0t+θ2 其中θ在-π,π区间均匀分布; 定义信号st;ω0为: 将信号ft与振荡信号gt;ω0进行相乘后得到含噪音nt的信号为xt,表达式如下: 其中nt是均值为零的高斯白噪声,功率谱密度为N02;本步骤①实现了核脉冲信号ft的频谱移动,并称xt为含噪音的高频信号; 步骤②对含噪音的高频信号xt求取性能函数p[xt|ω0],按如下步骤1~2实现: 1设计正交函数集φM,kt,见公式5;并求信号xt在该函数集φM,kt中的正交投影,见公式6; 其中M、K为正整数; xt在函数集φM,kt中的正交投影xk如公式6所示: 2基于角频率ω0和相位θ,求取xt的概率密度函数p[xt|ω0,θ]: 首先,求取正交投影向量的联合概率密度函数按如下公式7~9; 联合概率密度函数: 均值:Exk|ω0,θ=sk8 方差: 其中,正交投影向量 然后,求取信号xt的基于ω0和θ的概率密度函数p[xt|ω0,θ]: 其中,M和K的换算见公式5; 对公式10中的积分式作进一步变换: 公式11中的参数表达式如下: 则信号xt的基于角频率ω0和相位θ的概率密度函数p[xt|ω0,θ]为: 最后,求信号xt的基于ω0的概率密度函数,即性能函数p[xt|ω0]: 公式14中, 步骤③基于性能函数,搜索角频率ω0的最优值,按如下步骤1~2实现:1判断性能函数p[xt|ω0]关于ρ的单调递增性 令并按如下方法对fρ进行变换: 由于则fρ>0; 对fρ求导: 由公式17可得出:因此,fρ是关于ρ的单调递增函数,性能函数p[xt|ω0]也是关于ρ的单调递增函数;同时也表明:性能函数p[xt|ω0]的极大值对应的ω0等价于ρ的极大值对应的ω0; 2搜索角频率ω0的最优值,按如下步骤A~D实现: 步骤A、设计滤波器组,按如下方法: 设则 其中S′ω为s′t;ω0的频域表达式; 令Hω=S′*ωe-jωT20 ht是Hω的时域表达式; 滤波器组hmt的表达式如下: 即: 其中,ω00是根据xt的波形振荡情况观察得出的粗略角频率,Δω是滤波器之间的角频率间隔; 步骤B、求滤波器组hmt的输出ymt,按如下方法: 即: 其中“*”表示卷积运算,m=0,...,M; 步骤C、求滤波器组的输出ymt之包罗在T时刻的值并令 即, 其中是ymt的包罗,m=0,...,M;ρm与公式15中的ρ含义相同; 步骤D、从公式27中所示的数值中选出最大者,将其对应的滤波器角频率作为最优角频率ωopt,方法如下: 并令设置迭代次数i=1; 步骤④以步骤③所求的最优角频率ωopt为基础,对角频率作进一步的精细搜索,按如下步骤4S1~4S5实现: 步骤4S1、设计滤波器组,按如下方法: 其中λ是大于1的常数; 步骤4S2、求滤波器组的输出按如下方法: 其中,j=1,...,2M+1,“*”表示卷积运算; 步骤4S3、求滤波器组的输出之包罗在T时刻的值并令 其中是的包罗,j=1,...,2M+1;与公式15中的ρ含义相同; 步骤4S4、从步骤4S3中所得到的数值中选出最大者,将其对应的滤波器角频率作为最优角频率表达式如下: 步骤4S5、计算与的误差Eω: 若Eω≤E0或i≥I0,进入步骤⑤继续进行;若Eω>E0,且i<I0,则令i=i+1,并返回步骤4S1继续搜索;E0和I0分别表示允许的误差和最大迭代次数;当迭代结束时,就是xt的最优角频率,并用ωOPTx表示,xt的表达式变为: 步骤⑤搜索xt的最优相位,按如下方法1~3实现: 设xt的相位真实值为θ,相位的估计值为 1修正xt的取值范围为0~T′,T′如下: 其中表示下取整,xt的表达式再次修正为: 2构造相位误差按如下方法: 由公式36~39,得出公式40所示的正比关系; 当较小时,进一步得出: 其中γ为正的常数,称为相位误差均值;采用41的积分运算进行了相位误差的构造; 另外,当时,由得出: 3xt的相位搜索过程按如下步骤A、B、C进行: A、设置迭代次数l=1,按公式38、39计算相位误差均值并令 B、首先,对按如下公式42进行修正: 其中α、β为负常数,并令 然后,按公式38、39重新计算相位误差均值 C、如果公式43成立,或l≥L0,则xt的最优相位为并记为θOPTx,再进入步骤⑥;否则,令l=l+1,并返回步骤B; 公式43中的Eθ为允许的误差,L0表示允许的误差和最大迭代次数; 步骤⑥xt的最优幅值aopt按如下算法求得: 由公式44的优化算法,得出xt的最优幅值Aopt,如公式45所示:
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