Nyheter

Du är här: Hem / Nyheter / Information om ultraljudsgivare / ultraljudsavståndsgivare med låg SNR och spektralanalys

ultraljudsavståndsgivare med låg SNR och spektralanalys

Visningar: 13 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 2018-08-29 Ursprung: Plats

Fråga

Ultraljudsavståndsgivare vid låg SNR och låga samplingsfrekvenser baserat på korskorrelationsfunktion. Den specifika metoden är som följer ultraljudssignalen som skickas av sändaren används som en referenssignal, och mottagarens utsignal samplas omedelbart i slutet av varje sändning av ultraljudsvågen, och korskorrelationsfunktionen mellan provvärdet och referenssignalen beräknas. Om korskorrelationsfunktionen har ett toppvärde är det samplade värdet ekosignalen som tas emot av givaren, och avståndstiden kan beräknas i enlighet med det ögonblick då korrelationstoppen uppträder. Korrelationsuppskattningsmetoden (även känd som matchningsdetektorn) använder både ekosignalens amplitud och ekosignalens form. Om ekosignalens vågform i princip inte är förvrängd, och bruset som överlagras på ekosignalen är Gaussiskt vitt brus, då är fördröjningsuppskattningens noggrannhet och känslighet för korrelationsuppskattningsmetoden högre än tröskeldetekteringsmetoden. Under de senaste tio åren har inhemska utländska forskare publicerat många förbättrade korrelationsuppskattningsalgoritmer. Den föreslagna algoritmen för uppskattning av snabbfördröjningskorrelation baserad på interpolationsprincip kan realisera 256 punkters digital korrelationsberäkning i lms genom att använda vanligt digitalt signalbehandlingschip (DSP), avståndsmätgivare säkerställer inte bara systemets avståndsnoggrannhet utan förbättrar också systemets realtid.

För det första inkluderar en ekosignalmodell fördröjningsparametrar, linjär frekvensoffset och additivt brus upprättas, och sedan används kriteriet för maximal sannolikhet för att uppskatta fördröjningsparametrarna i modellen. Experiment visar att även om ekovågformen har okänd distorsion, minskar den inte heller nämnvärt noggrannheten av fördröjningsuppskattningen av algoritmen, vilket indikerar att denna modellbaserade algoritm är bättre än den vanliga korrelationsuppskattningsmetoden. Dessutom finns det många andra förbättringar eller utökade fördröjningsrelaterade uppskattningsmetoder. Till exempel, fördröjningskorrelationsuppskattningsmetoden baserad på Hilbert-transform, fördröjningskorrelationsuppskattningsmetoden för ultraljudsavståndsmätningssensorn har algoritmen för uppskattning av korrelationsfördröjning, den pseudo-slumpmässiga kodbaserade ortogonala fördröjningsalgoritmen och tvåstegsmetoderna för pseudo-slumpmässig kodfördröjning. Dessa onormala tillståndskorrelationsuppskattningsalgoritmer kan avsevärt minska påverkan av extern interferens på noggrannheten av korrelationsmetodens fördröjningsuppskattning. Många av dessa algoritmer beaktar också realtidsproblemet med systemimplementering.

Linjeanalysmetoden använder en snabb Fourier-transform (FFT) för att utföra spektralanalys på ekosignalen för att avgöra om den existerar. En ekosignal har samma frekvensspektrum som ultraljudsvågen som sänds av givaren och bestämmer därigenom ekosignalens utseendetid. Under förhållanden med extremt lågt signal-brusförhållande hjälper användningen av spektralanalysalgoritm för att detektera ekosignaler till att minska sannolikheten för falsklarm. Spektrumanalysalgoritmen har dock en stor mängd beräkningar, och det är inte lätt att få en hög fördröjningsuppskattningsnoggrannhet. Därför används sällan ultraljudsavståndsmätgivaren i luftmediet.

Den spektrala analysalgoritmen och tillämpningen av den adaptiva förstärkaren i undervattens ultraljudsavståndsgivare är listade. Baserat på samma avstånds- och riktningsbestämningsprinciper kan dessa algoritmer transplanteras in i luftekolodet utan modifiering. En kvadratisk frekvensdomän är anpassningsbar till tidsfördröjningsuppskattningsmodellen och en tidsfördröjningsuppskattningsalgoritm är baserad på modellen. I fallet med låg SNR har denna adaptiva algoritm i det akustiska frekvensmätsystemet god förmåga att uppskatta fördröjningsuppskattning. En annan metod för uppskattning av tidsfördröjning med stor beräkningskomplexitet är den adaptiva tidsfördröjningsuppskattningen med minst medelkvadrat. Den specifika implementeringsmetoden är som följer att ultraljudssignalen som sänds av givaren används som en referenssignal, och ekosignalen (mottagen signal) läggs till vid fronten. En fördröjningsmängd genom att kontinuerligt justera mängden är variansen mellan ekosignalen och referenssignalen efter att LMS-algoritmen når ett minimivärde, och fördröjningsmängden i detta ögonblick är avståndstiden. Denna algoritm är ekvivalent med effekten av att eliminera kanalbruset av det adaptiva transversala filtret och spelar en adaptiv kanalutjämningsfunktion. Det behöver inte känna till de statistiska egenskaperna för kanalbruset i förväg, ultraljudsgivare för vätskesensor behöver inte ta hänsyn till distorsionsproblemet med ekovågformen. En bättre metod för uppskattning av tidsfördröjningar. Den välkända Matlab-mjukvaran ger också en simuleringsdemonstration av att LMS är adaptiv för uppskattningsalgoritm. Den specifika metoden är referenssignalen efter att LMS-algoritmen jämförs med ekosignalen, när medelkvadratfelet når minimum, antar det tvärgående filtret att fördröjningsmängden motsvarar det maximala värdet bland viktkoefficienterna för de N fördröjningslänkarna är avståndstiden. Det finns ingen väsentlig skillnad mellan de två fördröjningsuppskattningsalgoritmerna, som båda använder ultraljudsvågens enkelfrekvensegenskaper, men den senare kräver att fördröjningsmängden som motsvarar de N fördröjningslänkarna i tvärfiltret måste vara större än avståndstiden.