[发明专利]一种基于沿特征提取的脉冲信号到达时间与脉宽估计方法

权利要求书

1.一种基于沿特征提取的脉冲信号到达时间与脉宽估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)获取待处理的脉冲信号采样数据序列x(n),n＝0,1,…,N-1，所述的N为包含整个脉冲信号的采样点数，取值为2的整数次幂；

(2)根据所述采样数据序列x(n)得到脉冲信号包络数据序列y(n)；具体包括如下内容：

对所述采样数据序列x(n)依次做离散傅里叶变换，频域带通滤波，离散傅里叶逆变换和取模运算得到其脉冲信号包络数据序列y(n)，具体包括如下五步：

(2-1)：对采样数据序列x(n)做离散傅里叶变换，x(n)的离散傅里叶变换X(l)为：

其中l为X(l)的离散频率索引，j表示虚数单位，即

(2-2)：依据脉冲信号已知的下限频率f_L和上限频率f_H产生滤波器系数H(l)：

其中k_L和k_H分别为频域带通滤波器下限频率B_L＝f_L-ξf_L和上限频率B_H＝f_H+ξf_H所对应的离散频率索引，ξ为滤波器带宽系数，0＜ξ＜1，k_L和k_H的值分别为：

其中Δf为长度为N的离散傅里叶变换的频率分辨率，Δf＝f_s/N，f_s为采样频率，int()代表四舍五入取整运算；

(2-3)：对X(l)做频域带通滤波得到滤波后的离散频谱Y(l)：

Y(l)＝X(l)H(l),l＝0,1…,N-1

(2-4)：对Y(l)做离散傅里叶逆变换得脉冲信号滤波后的时域复数信号y_c(n)：

(2-5)：取时域复数信号y_c(n)的模值得到脉冲信号包络数据序列y(n)：

y(n)＝|y_c(n)|,n＝0,1…,N-1

其中| |代表取模值运算；

(3)根据脉冲信号包络数据序列y(n)得到归一化的脉冲信号包络数据序列z(n)和差值序列σ(n)；

(4)对脉冲包络上升沿和下降沿综合评价因子及其各子参数进行初始化设置；

(5)计算归一化的脉冲信号包络数据序列z(n)的上升沿综合评价因子u(k)；

(6)计算归一化的脉冲信号包络数据序列z(n)的下降沿综合评价因子d(k)；

(7)分别搜索u(k)和d(k)的最大值所对应的离散采样时间索引k_u和k_d，依据k_u和k_d估计出脉冲信号到达时间τ₀和脉宽τ。

2.根据权利要求1所述的基于沿特征提取的脉冲信号到达时间与脉宽估计方法，其特征在于，步骤(1)中，采用如下方法获取待处理的脉冲信号采样数据序列：从传感器接收N个采样点的实时采集数据作为待处理的采样数据序列x(n)；或从存储器中提取包含整个脉冲信号的N个采样点数据作为待处理的采样数据序列x(n)。

3.根据权利要求1所述的基于沿特征提取的脉冲信号到达时间与脉宽估计方法，其特征在于，步骤(3)中，采用如下方法得到归一化的脉冲信号包络数据序列z(n)和差值序列σ(n)：对包络y(n)进行归一化处理得到归一化的脉冲信号包络数据序列z(n)和差值序列σ(n)，z(n)和σ(n)分别为：

其中min[y(n)]和max[y(n)]分别为y(n)在n满足0≤n≤N-1范围内的最小值和最大值。