[发明专利]一种基于相关性求时差的方法

说明书

本发明提出一种基于相关性求时差的方法。传统的基于相关性求时差的方法是采用互相关函数计算两信号的相关性，得到的时差的准确度与信号采样率有关，采样率越高，所得时差的准确度就越高，然而过高的采样率会增加系统的开销。针对该问题，本发明使两信号的采样周期不相等且均能被它们之间的差值整除，并采用新的式子计算两信号的相关性和时差。采用本发明的方法，可以在不增加采样率的条件下提高所求时差的准确度。

技术领域

本发明属于信号处理领域，特别涉及一种基于相关性求时差的方法。

背景技术

互相关函数是一种计算两信号相关性的常用方法，其计算式子为，其中S₁和S₂为两信号的采样序列，m和n均为整数。互相关函数常被用来分析两信号的时差，如：文献《基于信号互相关的无源时差定位技术仿真分析》（《电子信息对抗技术》2010年第2期，P49-54）在多站无源定位中，利用互相关函数提取各站之间的信号时差；文献《互相关时差分析技术及其应用——以胜利油田三维地震资料连片处理为例》（《石油物探》2010年第1期，P23-29）在三维地震资料连片处理中，利用互相关函数定量描述两个地震信号的时间延迟；文献《基于时间互相关的超声测距信号获取方法》（《仪表技术与传感器》2014年第6期，P126,127,130）在超声测距中，利用互相关函数得到超声发射与接收信号间的时差；文献《数字式时差法超声流量计的设计与实现》（《自动化仪表》2014年第9期，P80-83）在超声流量计的设计与实现中，利用互相关函数计算顺逆流传播时间差。

基于互相关函数得到的两信号时差的准确度与信号采样率有关，采样率越高，所得时差的准确度就越高。然而过高的采样率会增加系统的开销。

发明内容

为了提高两信号时差计算的准确度，与目前采用增加采样率的方法不同，本发明内容是使这两信号的采样周期不相等且均能被它们之间的差值整除，并采用新的式子计算这两信号的相关性和时差。

本发明的技术方案为：

步骤1：使两信号的采样周期分别为T₁和T₂，T₁不等于T₂，且T₁与T₂之间差值的绝对值△T能够整除T₁和T₂。对这两信号进行采样，分别得到采样序列S₁和S₂。

步骤2：通过下式计算采样序列S₁和S₂的相关性：

其中，m和n均为整数。

步骤3：M为得到的所有相关性值中的最大相关峰所对应的m值，通过下式计算这两信号时差：

该时差值的正和负分别表示采样序列S₁早于和晚于S₂。