[发明专利]对两个具有固定时延差的叠加复合信号的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式测量技术领域，具体涉及一种叠加复合信号的处理方法。

背景技术

利用信号的延迟来获得与延迟相关的参数，被广泛地应用于测量中，同时测量信号也被用于对监测目标的特性分析。例如，在雷达的探测中，利用发射脉冲与回波脉冲之间的时间差测量目标物体的距离，回波脉冲的特性被用来评估目标的性质。在分布式光纤探测中，利用同一扰动源产生的两个具有延迟特性的干涉信号，来解算出扰动源的位置。

在利用延迟进行的测量中，如果两个进行比较的信号具有很好的相似性，直接使用自适应最小均方差法（LMS）、广义相关法、相位数据法等时间延迟估计方法便可以获得时延信息，且也希望通过测量信号的自身特性就可获得信号源的特征。而在实际的应用中，存在着这样一种情况，系统获得的信号（信号一）可以看成是由两个具有延迟的子信号叠加构成的复合信号，子信号的特性是由信号源自身的扰动特性决定的，而延迟是由信号源的位置决定的，这两个子信号之间的延迟即是所需测得的信号。为了将该延迟提取出来，通过系统结构，获得另外一个信号（信号二），即由两个具有另一延迟的子信号构成，信号二的子信号与信号一的子信号波形形似，信号一与信号二中的子信号延迟的差值固定。这对信号特征可用图1来描述，                                                ，即信号一，是由子信号（由信号源自身的扰动特性决定）及延迟子信号组成，，即信号二，是由子信号及延迟子信号组成，k为常值，和是时间延迟，（可为正、或负）为定值，（或）即为需要解算的值。为了解算该信息，一种是采用频谱比较的方法，即对两信号进行频谱变化，计算相同频率点的幅度比，每个频率点都可解算出（或）值，对多个频率点的解算出的（或）值的平均，可以大大减小数据处理中带来的误差，因而，这种技术有望获得高的测量精度，正在积极的开发中。但这种方法无法获得扰动源的扰动特性，限制了对扰动源性质的分析、判断。

发明内容

本发明的目的在于提出一种对两个具有固定时延差的叠加复合信号的处理方法，以避免将时域信号转化到频域内分析的复杂性，使数据处理更加方便。

本发明针对具有图1所示特征的信号，提出了一种信号的处理方法，该方法是用时域的方法获得幅频特性仅取决于信号源而与其位置无关的信号，即先通过信号的放大或衰减的幅度调理，将两信号的子信号幅度差消除，然后将经幅度调理后的两个信号直接相减，消去子信号，获得第一合成信号；或者将其中一个信号延迟或超前，然后与另一个信号相减，消除延迟子信号，从而获得第二合成信号。利用这第一或第二合成信号可以将信号源的特征（幅频特性）恢复出来；同时，这样得到的第一、第二合成信号具有很强的相关性，对这一对信号采用延迟算法，可以将延迟信息解算出来。具体分析如下。

为简化分析，假设信号已经过放大或衰减的幅度调理，两信号中的子信号幅度一致，k=1，信号、可以表述为：

                           （1）

                           （2）

将，可得合成信号：

                      （3）

由，得

                    （4）

即获得第一合成信号。设的傅立叶变换为，的傅立叶变换为：

 （5）

有，

           （6）

                     （7）

因而，得到了的幅频特性。该幅频特性的恢复不仅可以用于对扰动源特性的分析，也可以为信号频域的分析提供参考基准，消除信号源特性变化对信号处理的影响。

将信号延迟（若，延迟，则意味着超前），有，

                     （8）

将，可得第二合成信号

                       （9）

比较，，可得

                         （10）

因此，这两个合成信号、具有很强的相关性，采用自适应最小均方差法（LMS）、广义相关法、相位数据法等时间延迟估计方法，可获得时延信息（或）。

第二合成信号的获取，也可以通过将信号超前(若，超前，则意味者延迟)获得。信号超前，有，

                   （11）

将，可得合成信号

                  （12）