[发明专利]一种基于平移信号峰值求两个脉冲信号间的时间差的方法

说明书

本发明公开了一种基于平移信号峰值求两个脉冲信号间的时间差的方法，属于信号处理领域。本发明针对信号源到传感器的距离差很小的情况下，即时间差较小的情况，提出了一种更精密的时间差计算方法，能对故障做出更精细的定位分析。通过控制移动峰值的时间范围和控制移动时间的单位大小，来提高所求时差的准确性和准确度。

技术领域

本发明涉及一种基于平移信号峰值求两个脉冲信号间的时间差的方法，属于信号处理领域。

背景技术

时差定位利用信号源传播到各传感器的时差对信号源的二维或三维位置进行定位。时差定位技术在民用航空监视、移动车辆及其他目标定位、嵌入声呐或雷达阵列构成定位系统等方面都具有重要应用。时差定位的基础是精确获得信号源附近不同传感器上的信号，进而计算出信号间时差，目前所用求时差方法主要有互相关函数、谱熵能量积、阈值分析法等，但求时差方法尚需进一步研究和完善。

互相关函数是一种计算两信号相关性的常用方法，如：文献《基于时间互相关的超声测距信获取方法》(《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。这种方法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。基于谱熵能量积的到达时间求时差方法通常用来计算声发射信号的时差，如文献《一种新的声发射定位方法》(《化工自动化及仪表》2015年第42期)分析声发射信号时，使用谱熵能量积计算输入声发射信号，以确定声发射信号的到达时，进而求出两信号之间的时差。这种算法目前只在声发射信号的时差定位上具有较好的效果，局限性太强。

发明内容

针对现有方法的不足，本发明提供了一种基于平移信号峰值求两个脉冲信号间的时间差的方法，以用于实现两个脉冲信号间的时间差的求取。

本发明的技术方案是：一种基于平移信号峰值求两个脉冲信号间的时间差的方法，所述方法具体步骤如下：

步骤1、对两个传声器上同时采集到的一组脉冲信号：脉冲信号A1和脉冲信号B1，信号的采样点数均为L，根据阈值，找出两个脉冲信号中超过阈值的所有峰值；

步骤2、对于脉冲信号A1中N个超过阈值的峰值，逐个在对应脉冲信号B1中M个超过阈值的峰值中找到对应峰，即每次把脉冲信号A1中的一个峰值对应时间和脉冲信号B1中每个峰值的对应时间作差，会得到M个差值，找到M个差值中绝对值最小的时间差值，作为差值绝对值；对N个峰值对应的差值绝对值求均值，作为两个脉冲A1和B1的偏移量；或者步骤2为：对于脉冲信号B1中M个超过阈值的峰值，逐个在对应脉冲信号A1中N个超过阈值的峰值中找到对应峰，即每次把脉冲信号B1中的一个峰值对应时间和脉冲信号A1中每个峰值的对应时间作差，会得到N个差值，找到N个差值中绝对值最小的时间差值，作为差值绝对值；对M个峰值对应的差值绝对值求均值，作为两个脉冲A1和B1的偏移量。

步骤3、对于一组脉冲信号A1和脉冲信号B1，移动A1，从移动-L/2个采样点开始，每次向正方向平移一个采样点，信号A1每平移一次变成新的信号A1'，信号A1'和信号B1形成一组新的对应脉冲信号，重复步骤2，得到两个信号间的偏移量，直到平移时间量覆盖信号长度的正、负1/2范围，共平移L+1次，得到L+1个偏移量；

步骤4：对于每组数据中的L+1个偏移量，以平移时间量为横坐标，以对应的偏移量为纵坐标，运用插值法拟合出一条较为平滑的曲线，将曲线纵坐标最低点所对应的横坐标数值作为两信号之间的时间差。

若存在多组脉冲信号，则重复步骤1～步骤4，将所有曲线中纵坐标最小的点对应的平移时间量的分布直方图中数据最集中的点作为信号的最佳时间差。