[发明专利]基于卡尔曼滤波器通道的脉冲堆积修正方法

说明书

本发明公开了一种基于卡尔曼滤波器通道的脉冲堆积修正方法，主要解决现有技术中存在的计算复杂、能谱失真等问题。本方法包括以下步骤：利用脉冲整形器产生核脉冲信号S_n，获取核脉冲信号S_n后，将核脉冲信号S_n参数进行初始化设置，即选取输出的核脉冲信号S_n的幅值X₀为0的初始点；对所述核脉冲信号S_n进行弱信号清除处理，获得堆积的核脉冲信号S_1n；判别和提取堆积的核脉冲信号S_1n；构建卡尔曼滤波器状态和测量方程，并将提取的核脉冲信号S_1n经卡尔曼滤波器获得核脉冲信号S_2n；对所述核脉冲信号S_2n进行衰减处理，并判定是否满足清除标准。通过上述方案，本发明达到了分离堆积的脉冲事件的目的，在核辐射探测、核电子学技术、数字信号处理领域具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明涉及核辐射探测、核电子学技术、数字信号处理等领域，尤其是基于卡尔曼滤波器通道的脉冲堆积修正方法。

背景技术

堆积事件是X(γ)计数和光谱系统的关键问题，尤其是在存在参数X射线和正电子发射计算机断层扫描(PET)的高密度源下。作为两个不确定性来源之一，堆积是由微粒在微秒级别时间间隔内到达的内在因子引起的，以致检测器不能从先前的辐射事件中消除准确响应的后续事件，从而在单个脉冲重叠部位产生一个信号。脉冲堆积造成了吞吐量减少，死区时间延长，能量分辨率降低，导致辐射检测系统性能降低。

随着数字处理器(ADC)和DSP(FPGA)不断发展，采用处理器的核辐射检测数据的数字处理执行复杂的算法来解决堆积脉冲，一般包括：数据拟合法、堆积排除法、过滤、转换法和杂项。但是，采用处理器进行堆积处理的电子模块需要定制设计，其受使用环境因素和电气特性限制，而且，电子模块处理堆积事件处理成本较高。

数据拟合法是基于数字脉冲整形器对检测器信号的拟合，即使在组成信号紧密相邻时也能够以高精度恢复堆积事件，同时，需要进行大量的计算，采用非线性方程无线趋近波形的方式获得，其计算工作量大。堆积排除法识别和丢弃损坏的数据，以最大限度地减少堆积对能量谱和处理器上的计算应力的影响，但是，此方法不利之处在于，延长检测器死区时间，造成能谱失真，不适用于高放射性的情况。目前，滤波法是最常用的处理实时堆积的方式，例如具有已知强度的均匀泊松过程，但是，在馈送过滤之前需要消除噪声算法。转换法是将信号从时域转换为其他原始堆积事件不显示重叠的域，但转换系统需要适当的在线计算和最优分离设计。这些方法都以牺牲计算源来实现高精度。

因此，有必要提供一种计算简便、能谱失真率低的堆积修正方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卡尔曼滤波器通道的脉冲堆积修正方法，主要解决现有技术中存在的计算复杂、能谱失真等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于卡尔曼滤波器通道的脉冲堆积修正方法，包括以下步骤：

第一步，利用脉冲整形器产生核脉冲信号S_n，获取核脉冲信号S_n后，将核脉冲信号S_n参数进行初始化设置，即选取输出的核脉冲信号S_n的幅值X₀为0的初始点。

第二步，对所述核脉冲信号S_n进行清除弱信号处理，获得堆积的核脉冲信号S_1n，具体如下：

(1)设定卡尔曼滤波器通道数量为n，在固定时间间隔内，堆积事件的最大数量为n，核脉冲信号S_n获得至少一个传输通道，其中，n为大于0的整数。