[发明专利]从未知强变频信号中检测弱低频信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及运动目标探测、电力输电线路漏电检测等技术问题，具体是指一种从未知强变频信号中检测弱低频信号方法。

背景技术

弱信号提取及检测通常是根据一定的先验信息采取滤波处理的办法实现的，包括各种时域和频率滤波、相关处理等方法。例如在传统雷达信号处理中，必须以发射信号为依据对目标回波进行处理，才能从中提取目标的各种特征信息。在此情况下，辐射源是受控的，辐射信号的特征作为先验知识参与后期信号处理。而在新型被动方式工作的雷达中，辐射信号可能不再是确切已知的先验受控量，尤其当频率变化无规律可寻时，目标引起的微弱信号变化就会完全淹没在该信号中，无法用传统的信号检测办法提取出来。

另外，在进行大功率高压输电线路漏电检查过程中，鉴于操作的危险性，都尽量避免检查人员和设备靠近线路，而采取间接感应的方式从线路上耦合信号到检测设备，然后通过线缆传输到距离高压输电线路较远的地方进行分析。此时，即使未发生漏电，感应的信号幅度和频率都在抖动，而当发生轻度漏电时，也只会引起感应信号极其微弱的变化，因此从这种变化剧烈的信号中检测漏电情况非常困难。

对于弱信号进行检测的问题，数字化处理是趋势。数字化处理的第一步是对模拟信号进行采样，根据奈奎斯特准则，为了准确还原信号，采样时通常需要几倍于被测信号频率的采样率。若被测信号频率较高，高采样率必将增加数据传输、存储和处理的难度，不但降低实时性，有时甚至不可实现。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景的不足，提出一种对背景信号特征先验知识的依赖小、分析数据长度小、采样速度低、数据处理的实时性高的从未知强变频信号中检测弱低频信号方法。

针对上述目的，本发明所设计的从未知强变频信号中提取弱低频信号的方法，依次包括如下步骤：

第一步，首先对被测信号进行调理整形；

第二步，将调理后的信号分成两路，一路进数字采集系统，另一路用于产生跟踪触发信号；

第三步，在跟踪触发信号的控制下对信号进行采集；

第四步，分析和处理采集到的信号从该未知强变频信号中检测弱低频信号。

所述第一步至第三步采用信号采集电路实现：所述信号采集电路由电源单元、射极跟随单元、放大单元、跟踪信号产生单元及采集模块组成，其中射极跟随单元、放大单元及跟踪信号产生单元依次连接成顺序电路，电源单元的输出端分别与射极跟随单元、放大单元、跟踪信号产生单元和采集模块电源输入端相连，跟踪信号产生单元及放大单元的输出端与采集模块的输入端相连，采集模块的输出与工控计算机相连。

所述第四步采用如下步骤：

一，根据采样精度将采集的二进制数据转换为相应的电平值；

二，初始化时域滤波器参数b、a，频域滤波器参数f_l、f_h，步进长度u以及跟踪触发信号频率f_s；

三，根据与0电平绝对值之差最小原则从第一次触发采集的数据中选定信号分析的初始点；

四，根据触发采集数据的长度以及信号分析初始量构建信号分析向量；

五，对所构建的信号分析向量进行时域滤波以及FFT变换；

六，对FFT变换后的信号向量进行频域滤波，并进行IFFT变换。

上述时域滤波器参数b＝[0.3，0]、a＝[1，-0.7]，频域滤波器参数f_l-f_h≤100Hz，步进长度2≤u≤10，跟踪触发信号频率14KHz≤f_s≤16KHz。

本发明的优点在于：本发明的核心是根据未知强变频信号的特点构造了一种跟踪采集、时域频域分析相结合的方法来分析信号，使采样触发信号随被测信号同步变化，巧妙地消除了被测信号频率剧烈变化对后期信号分析造成的影响，检测精度高。信号采集过程简单，采用现有的电路模块略作改进既能实现，且整个电路工作在小信号状态下，功耗低，稳定可靠，检测成本低。存储和处理的数据量小，实时性强；根据奈奎斯特准则，本发明所提出的方法就采样率而言并未降低，但是由于采用跟踪采集的方式，在未降低采用精度的前提下，动态调整采样间隔，大大减少了采集数据量，从而减少了数据存储和处理开销，增强了实时性。

附图说明

图1是信号处理流程图；

图2是信号处理功能模块电路图；

图3是软件流程图；

图4是信号处理板输出跟踪触发信号；

图5是信号处理板输出未知强变频信号；

图6是采用本专利方法检测出的弱低频信号。