[发明专利]一种浅地层剖面仪的数据采集及信号处理方法

权利要求书

1.一种浅地层剖面仪的数据采集及信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：

S1:接收浅地层剖面仪的回波信号，并对接收到的回波信号进行AD采样处理，得到采样信号；

S2:利用带通FIR滤波器对采样信号进行滤波处理，得到滤波后的回波信号数据；

S3:对回波信号数据进行绝对值检波，提取回波信号数据中的信号包络；

S4:利用无线传输技术将提取到的信号包络传输到上位机；

S5:根据接收到的信号包络，利用基于门限检测法和能量检测法的触底检测算法进行水深检测，其中所述利用基于门限检测法和能量检测法的触底检测算法进行水深检测，包括：

S51:设计回波检测门限，将上位机接收到的回波信号与门限值比较，将信号包络中幅值最大点的值作为回波幅值，将首次大于门限的点x(n)作为回波前沿，计算回波延时为：

其中：

表示回波信号的频率；

n表示回波前沿x(n)的回波幅值；

表示回波延时；

计算得到基于门限检测法的水深：

其中：

表示从发出信号到接收到回波信号的时间差；

表示信号在水中传播的速度；

则回波触底时间为；

S52:所述能量检测法的流程为：

对于i组信号包络点，其中表示回波信号的接收时间，表示信号幅值，建立近似曲线，则近似曲线在的偏差为：

建立目标函数：

求得目标函数偏导为0，即可求出拟合曲线y；判定曲线区域△t内能量最大值的时刻，即为回波触底时间估计值，并计算得到基于能量检测法的水深：

其中：

为发出信号的时间；

表示信号在水中传播的速度；

S53:当S51/ S52:两种方法判别的回波触底时间之差小于1/2脉宽时即认定检测到回波，并以能量检测法确定的回波触底时间估计值作为触底时间检测结果，将作为检测到的水深。

2.如权利要求1所述的一种浅地层剖面仪的数据采集及信号处理方法，其特征在于，所述接收浅地层剖面仪的回波信号，并对接收到的回波信号进行AD采样处理，包括：

浅地层剖面仪系统上电后进行上位机初始化以及信号处理机初始化；信号处理机初始化后，信号处理机处于等待上位机命令状态；上位机初始化后，经过设备自检后，向信号处理机发送参数设定及启动控制命令，信号处理机提供发射同步信号给发射机，控制信号发射；

发射信号到达海底浅部地层后会产生回波信号，所述信号处理机接收回波信号，并对回波信号进行AD采样处理，所述AD采样处理的流程为：

对于回波信号，设置信号的采样周期为T，则AD采样得到的采样信号为：

其中：

表示采样信号；

t表示信号的接收时间；

w表示采样频率的1/2，。

3.如权利要求2所述的一种浅地层剖面仪的数据采集及信号处理方法，其特征在于，所述利用带通FIR滤波器对采样信号进行滤波处理，包括：

1）计算带通FIR滤波器的均方误差：

其中：

表示采样信号；

表示含噪的原始信号；

表示采样信号的协方差矩阵；

表示含噪的原始信号的协方差矩阵；

F表示带通FIR滤波器；

2）对带通FIR滤波器的均方误差进行求导：

求解F得：

其中：

F表示求解得到带通FIR滤波器；

3）利用求解得到的带通FIR滤波器F对采样信号进行滤波处理：

其中：

为滤波处理后的回波信号数据。

4.如权利要求3所述的一种浅地层剖面仪的数据采集及信号处理方法，其特征在于，所述提取回波信号数据中的信号包络，包括：

对回波信号数据进行绝对值检波，即对于回波信号数据，当，，当，；其中为绝对值检波的检波信号；

提取检波信号中的信号包络，所述信号包络的提取公式为：

其中：

为所提取的信号包络。