專利名稱：用于處理多普勒測(cè)量信號(hào)的儀器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多普勒(Doppler)測(cè)量的領(lǐng)域，并且特別地涉及處理多普勒測(cè)量信號(hào)。
背景技術(shù)：
存在通過(guò)發(fā)射超聲載波信號(hào)來(lái)測(cè)量流體速度的儀器，所述超聲載波信號(hào)在流動(dòng)的液體中或在其上所攜帯的顆粒物質(zhì)處產(chǎn)生回波并且在其平均頻率由于多普勒效應(yīng)而發(fā)生偏移的情況下返回。其他儀器使用微波能量，并且據(jù)信經(jīng)多普勒偏移的返回能量是由于Bragg散射而導(dǎo)致的。這種儀器的一種常見(jiàn)用途是測(cè)量如例如廢水收集下水道中的開(kāi)放通道流。這種類型的儀器通過(guò)所觀測(cè)到的多普勒頻移來(lái)估計(jì)流體速度。多普勒偏移可以包括由于物體朝向或遠(yuǎn)離多普勒發(fā)送器設(shè)備的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的反射信號(hào)相對(duì)于原始發(fā)送信號(hào)的頻率偏移。隨后可以對(duì)多普勒偏移進(jìn)行處理以確定速度。此夕卜，反射信號(hào)的頻率改變可以被用來(lái)確定所述物體的運(yùn)動(dòng)方向，即朝向或遠(yuǎn)離所述多普勒 測(cè)量設(shè)備。在測(cè)量流體流中，可以使用通過(guò)流體發(fā)送的連續(xù)或脈沖波來(lái)測(cè)量多普勒偏移，以便檢測(cè)所述流體流的流體速度。因此可以從流體內(nèi)發(fā)送所述波，包括平行于流體表面或者與流體表面成一角度進(jìn)行發(fā)送。備選地，可以通過(guò)流體上方的空氣發(fā)送微波無(wú)線電能量，其以銳角撞擊到流體表面上。可以在反射自流體表面的能量中測(cè)量多普勒偏移。所述多普勒測(cè)量可以通過(guò)測(cè)量流體中的粒子或反射體(諸如雜質(zhì)、氣泡)的移動(dòng)或者流體表面處的微波反射體的移動(dòng)來(lái)檢測(cè)并量化流體速度。存在各種用于處理返回信號(hào)的方法，但是大多數(shù)涉及某種類型的譜分析。通常把返回信號(hào)的歸ー化功率譜密度(PSD)用作針對(duì)描述聚合粒子速度的概率密度函數(shù)(PDF)的替代。在某些儀器中，使用返回信號(hào)的幅值譜來(lái)代替功率譜。幅值譜和功率譜是兩種類型的速度譜。然后使用所述速度譜來(lái)估計(jì)平均速度、峰值速度、最大似然速度或者與流有關(guān)的某種其他統(tǒng)計(jì)量。在返回信號(hào)被轉(zhuǎn)換到數(shù)字形式的情況下，眾所周知的是使用經(jīng)平滑或經(jīng)平均的周期圖來(lái)進(jìn)行所需的譜分析。進(jìn)行平滑和/或平均是為了減小/消除所計(jì)算的譜中的噪聲和異常值尖峰。通過(guò)使用快速傅立葉變換(FFT)來(lái)改進(jìn)計(jì)算效率。因而在離散的頻率或単元(bin)集合下估計(jì)速度譜。后端算法處理所述單元值以獲得所期望的流統(tǒng)計(jì)量。從前面將理解，常見(jiàn)的做法是在頻域中分析反射信號(hào)并且頻域分析在估計(jì)和處理速度譜中是至關(guān)重要的。在不同于載波頻率的頻率下的頻域分析將掲示出代表來(lái)自流體的反射中的多普勒偏移的多普勒測(cè)量響應(yīng)幅度。所述流體速度與反射載波中的多普勒偏移的數(shù)量有關(guān)，其中大的流體速度將導(dǎo)致與載波頻率的大偏移距離。反射(和偏移)載波關(guān)于原始載波頻率的位置與流體流的速度和方向有夫。如圖2中所示，兩側(cè)速度譜常常將包含兩個(gè)明顯峰值。中心峰值與未經(jīng)多普勒偏移的載波能量關(guān)聯(lián)。在兩側(cè)的情況下，載波峰值處于中心。對(duì)于ー側(cè)譜，載波峰值通常處在譜的左側(cè)。由于來(lái)自靜止物體(諸如流通道邊界或其他邊界表面)的串?dāng)_與反射的某種組合，載波能量存在于返回信號(hào)中。載波峰值經(jīng)常將是速度譜中的最高峰值并且將比較窄。另ー個(gè)峰值將代表獲得自(并且代表)流體流的測(cè)量反射。該峰值的位置將取決于所述流體流的速度和方向。相反方向上的流體流將處于所述中心峰值的另ー側(cè)。在任一種情況下，更快的流體流將總是被定位更加遠(yuǎn)離載波峰值。許多儀器利用ー側(cè)速度譜。在這些儀器中，不管實(shí)際的流方向如何，載波峰值可能處于譜的最左邊緣并且流峰值將處于其右側(cè)。然而，在處理多普勒測(cè)量信號(hào)以便生成流體速度測(cè)量中有一些困難。例如，在任何測(cè)量系統(tǒng)中將總是存在噪聲。此外，由于所述單元值的“長(zhǎng)尾”統(tǒng)計(jì)量，所述傅立葉變換本身易于出現(xiàn)亂真頻率尖峰。因此，在所得到的頻譜中通常將有噪聲偽信號(hào)(artifact)。此外，所述多普勒發(fā)送器可能接收到反射自其他物體的波，諸如反射自流通道的側(cè)面或邊界、流內(nèi)的靜止物體等等的信號(hào)。此外，原始發(fā)送的載波將立即被所述多普勒儀器接收到并且將呈現(xiàn)在頻域中且基本上處于可能在頻譜中居主導(dǎo)地位的載波頻率的、非常強(qiáng)的反射信號(hào)。這些各種偽信號(hào)可能使得難以辨別所期望的多普勒速度測(cè)量。所有這些各種偽信號(hào)都需要被檢測(cè)到并且/或者被從信號(hào)中去除，以便確保所得到的速度測(cè)量是精確的。 在圖2中可以觀察到,所估計(jì)的速度譜具有非零本底噪聲(noise floor)。噪聲可能干擾對(duì)感興趣的統(tǒng)計(jì)量或測(cè)量的確定。例如，由于鄰近頻率單元中的噪聲而難以確定最大流速度。對(duì)平均速度的計(jì)算受到噪聲和載波峰值二者的破壞。因此，期望的是在計(jì)算感興趣的流統(tǒng)計(jì)量之前從所估計(jì)的譜中去除噪聲和串?dāng)_。在現(xiàn)有技術(shù)中，授予Nabity等人的美國(guó)專利號(hào)5，557，536公開(kāi)了ー種使用浸沒(méi)的超聲換能器來(lái)獲得經(jīng)多普勒偏移的返回信號(hào)的流測(cè)量系統(tǒng)。使用載波速率下的復(fù)采樣對(duì)返回信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，并且借助于FFT對(duì)合成的樣本進(jìn)行處理以獲得所估計(jì)的多普勒譜。在Nabity中所采用的統(tǒng)計(jì)量是明顯作為功率譜的矩心的“平均速度”，其中對(duì)所述頻率單元進(jìn)行處理以便確定整個(gè)結(jié)果(可能包括亂真信號(hào))的矩心。這與Nabity的早前專利(美國(guó)專利號(hào)5，371，686)形成對(duì)比。早前Nabity專利中的權(quán)利要求與對(duì)反射載波的幅值譜的使用一致。在現(xiàn)有技術(shù)中，授予Byrd的美國(guó)專利號(hào)5，821，427公開(kāi)了ー種使用浸沒(méi)的超聲換能器來(lái)獲得經(jīng)多普勒偏移的返回信號(hào)的流測(cè)量系統(tǒng)。借助于FFT計(jì)算ー側(cè)譜估計(jì)。所采用的技術(shù)是最大速度，并且所述后端算法嘗試通過(guò)對(duì)功率譜的最小平方曲線擬合來(lái)改進(jìn)該技術(shù)的估計(jì)。在現(xiàn)有技術(shù)中，授予Bailey的美國(guó)專利號(hào)5，315，880公開(kāi)了ー種在開(kāi)放通道的頂表面處投射微波雷達(dá)能量的流測(cè)量系統(tǒng)。經(jīng)多普勒偏移的微波能量被反射回到雷達(dá)速度傳感器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以通過(guò)Bailey來(lái)測(cè)量速度譜并且可以對(duì)所得到的速度譜的單元值進(jìn)行處理以便導(dǎo)出與流速度有關(guān)的某種統(tǒng)計(jì)量。在現(xiàn)有技術(shù)中，授予Marsh的美國(guó)專利號(hào)5，811，688公開(kāi)了ー種與由Bailey所描述的儀器類似的儀器。已知該儀器使用ー側(cè)FFT。盡管所述儀器診斷和手冊(cè)明確表明了(make it clear that)使用ー側(cè)FFT技術(shù),但是該專利沒(méi)有公開(kāi)如何獲得多普勒估計(jì)。在現(xiàn)有技術(shù)中，授予Heckman的美國(guó)專利號(hào)5，421，211公開(kāi)了被設(shè)定為比譜最大值低40dB的靜噪(squelch)閾值。這樣做大概是希望在隨后計(jì)算之前去除噪聲。在現(xiàn)有技術(shù)中，授予Petroff的美國(guó)專利號(hào)5，226，328公開(kāi)了在兩側(cè)FFT上使用平滑。然而，沒(méi)有有益地利用FFT的兩側(cè)性。在被全文合并在此以作參考的授予Petroff的美國(guó)專利號(hào)7，672，797中公開(kāi)了ー種為了建立流的方向并且產(chǎn)生在隨后閾值化(thresho I ding )中使用的噪聲估計(jì)而使用兩側(cè)多普勒測(cè)量譜的非流側(cè)的方法。然而，該專利沒(méi)有如本專利申請(qǐng)?zhí)峁┑哪菢咏鉀Q去除基本上対稱的譜偽信號(hào)的問(wèn)題。此外，該專利沒(méi)有如本專利申請(qǐng)?zhí)峁┑哪菢咏虒?dǎo)對(duì)閾值化的對(duì)稱應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一方面中，一種儀器包括
被配置成接收多普勒測(cè)量信號(hào)的接ロ ；以及
耦合到所述接ロ并且接收所述多普勒測(cè)量信號(hào)的處理系統(tǒng)，其中所述處理系統(tǒng)被配置 成從所述多普勒測(cè)量信號(hào)生成包括多個(gè)離散頻率單元的兩側(cè)速度譜，其中所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素；并且針對(duì)多個(gè)局部門(mén)閾值處理ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)關(guān)于一個(gè)或更多載波單元基本上對(duì)稱地定位，并且其中針對(duì)所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的相應(yīng)的局部門(mén)閾值處理每ー個(gè)速度譜單元對(duì)。優(yōu)選地，所述處理系統(tǒng)還被配置成針對(duì)全局靜噪閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中如果單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都小于所述全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都被置零，并且其中如果單元對(duì)當(dāng)中的至少ー個(gè)単元幅度超出所述全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都未改變。優(yōu)選地，所述處理系統(tǒng)還被配置成針對(duì)全局靜噪閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，并且其中如果所述全局靜噪閾值大于所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值，則用該全局靜噪閾值來(lái)替代該局部門(mén)閾值。優(yōu)選地，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是單元對(duì)的左和右単元幅度當(dāng)中的較小值。優(yōu)選地，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是從單元對(duì)的左和右単元幅度當(dāng)中的較小單元幅度導(dǎo)出的，其中把所述較小単元幅度乘以預(yù)定乘數(shù)因子k以形成所述局部門(mén)閾值。優(yōu)選地，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是從單元對(duì)的左和右単元幅度當(dāng)中的較小單元幅度導(dǎo)出的，其中還將所述局部門(mén)閾值與一個(gè)或更多預(yù)定的附近局部門(mén)閾值的加權(quán)值進(jìn)行平均。優(yōu)選地，單元對(duì)當(dāng)中的較小單元幅度被置零，并且其中如果較大單元幅度超出所述局部門(mén)閾值，則該較大單元幅度未改變。優(yōu)選地，單元對(duì)當(dāng)中的較小單元幅度被置零，并且其中如果較大單元幅度超出所述局部門(mén)閾值，則將該較大単元幅度減小該較小單元幅度。優(yōu)選地，如果單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都小于所述局部門(mén)閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都被減小或置零。優(yōu)選地，所述處理系統(tǒng)還被配置成根據(jù)孤立(isolated)単元去除規(guī)則將孤立単元置零。在本發(fā)明的一方面中，一種用于處理多普勒測(cè)量信號(hào)的方法包括從所述多普勒測(cè)量信號(hào)生成包括多個(gè)頻率単元的兩側(cè)速度譜，且其中所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素；以及
針對(duì)多個(gè)局部門(mén)閾值處理ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)關(guān)于一個(gè)或更多載波單元基本上對(duì)稱地定位，并且其中針對(duì)所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的相應(yīng)的局部門(mén)閾值處理每ー個(gè)速度譜單元對(duì)。優(yōu)選地，還包括針對(duì)全局靜噪閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中如果單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都小于所述全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都被置零，并且其中如果單元對(duì)當(dāng)中的至少ー個(gè)単元幅度超出所述全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都未改變。優(yōu)選地，還包括針對(duì)全局靜噪閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，并且其中如果所述全局靜噪閾值大于所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值，則用該全局靜噪 閾值來(lái)替代該局部門(mén)閾值。優(yōu)選地，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是單元對(duì)的左和右単元幅度當(dāng)中的較小值。優(yōu)選地，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是從單元對(duì)的左和右単元幅度當(dāng)中的較小單元幅度導(dǎo)出的，其中把所述較小単元幅度乘以預(yù)定乘數(shù)因子k以形成所述局部門(mén)閾值。優(yōu)選地，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是從單元對(duì)的左和右単元幅度當(dāng)中的較小單元幅度導(dǎo)出的，其中還將所述局部門(mén)閾值與一個(gè)或更多預(yù)定的附近局部門(mén)閾值的加權(quán)值進(jìn)行平均。優(yōu)選地，單元對(duì)當(dāng)中的較小單元幅度被置零，并且其中如果較大單元幅度超出所述局部門(mén)閾值，則該較大單元幅度未改變。優(yōu)選地，單元對(duì)當(dāng)中的較小單元幅度被置零，并且其中如果較大單元幅度超出所述局部門(mén)閾值，則將該較大単元幅度減小該較小單元幅度。優(yōu)選地，如果單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都小于所述局部門(mén)閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都被減小或置零。優(yōu)選地，還包括根據(jù)孤立単元去除規(guī)則將孤立単元置零。在本發(fā)明的一方面中，一種用于處理多普勒測(cè)量信號(hào)的方法包括
從所述多普勒測(cè)量信號(hào)生成包括多個(gè)頻率単元的兩側(cè)速度譜，且其中所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素；
針對(duì)全局靜噪閾值處理一個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)關(guān)于ー個(gè)或更多載波單元基本上對(duì)稱地定位；以及
針對(duì)多個(gè)局部門(mén)閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中針對(duì)所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的相應(yīng)的局部門(mén)閾值處理每ー個(gè)速度譜單元對(duì)。優(yōu)選地，還包括如果所述全局靜噪閾值大于所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值則用該全局靜噪閾值來(lái)替代該局部門(mén)閾值。優(yōu)選地，還包括根據(jù)孤立単元去除規(guī)則將孤立単元置零。


相同的附圖標(biāo)記在所有附圖上代表相同的兀件
圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多普勒測(cè)量?jī)x器。圖2以圖形形式示出了示例性多普勒測(cè)量響應(yīng)的頻率單元。圖3A示出了硬閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于閾值而右単元幅度超出所述閾值。圖3B示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度已通過(guò)硬閾值化而被置零。圖4A示出了軟閾值化操作的第一實(shí)施例之前的示例性單元對(duì)，其中左單元幅度小于閾值而右單元幅度超出所述閾值。圖4B示出了所述單元對(duì)，其中左單元幅度已被置零并且其中右單元幅度由于所述軟閾值化而從中減去了較小單元幅度(b)。 圖5A示出了軟閾值化操作的備選第二實(shí)施例之前的示例性單元對(duì)，其中左單元幅度小于閾值而右單元幅度超出所述閾值。圖5B示出了所述單元對(duì)，其中左單元幅度已被置零并且其中右單元幅度由于所述軟閾值化而從中減去了所述閾值(t)。圖6A示出了全局靜噪閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左單元幅度和右單元幅度都小于所述全局靜噪閾值。圖6B示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度和右単元幅度都因?yàn)闆](méi)有超出所述全局靜噪閾值而已被置零。圖7A示出了全局靜噪閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于所述全局靜噪閾值而右単元幅度超出所述全局靜噪閾值。圖7B示出了未改變的所述單元對(duì)，因?yàn)樗鋈朱o噪處理將不會(huì)把單個(gè)單元置零并且在所述單元對(duì)中產(chǎn)生不對(duì)稱性。圖8A示出了全局靜噪閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左單元幅度和右單 元幅度都超出所述全局靜噪閾值。圖8B示出了未改變的所述單元對(duì)。圖9A示出了局部門(mén)閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于所述局部門(mén)閾值而右単元幅度較大。圖9B示出了所述單元對(duì)，其中左(即較小)単元幅度因?yàn)闆](méi)有超出所述局部門(mén)閾值
而被置零。圖IOA示出了局部門(mén)閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于所述局部門(mén)閾值而右單元幅度較大。圖IOB示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度因?yàn)闆](méi)有超出所述局部門(mén)閾值而被置零并且右單元幅度已被減小。圖IlA示出了局部門(mén)閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度和右単元幅度都小于所述局部門(mén)閾值。圖IlB示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度因?yàn)闆](méi)有超出所述局部門(mén)閾值而被置零并且右単元幅度也已被置零。圖12示出了在確定并去除了所述ー個(gè)或多個(gè)載波頻率單元之后的圖2的頻率單
J Li ο
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的從所述多個(gè)頻率単元的部分噪聲去除的實(shí)例。圖14是根據(jù)本發(fā)明的一種用于處理多普勒測(cè)量的方法的流程圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的一般處理流程圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明的速度譜單元對(duì)處理流程圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)兩側(cè)速度譜的平滑處理流程圖。圖18是根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)兩側(cè)速度譜的全局靜噪閾值處理流程圖。圖19是根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)兩側(cè)速度譜的全局靜噪閾值處理流程圖。

圖20 Ca)是受噪聲損害的示例性多普勒譜。圖20 (b)是示出了孤立單元去除的譜。圖20 (c)示出了ー種產(chǎn)生兩側(cè)多普勒譜的儀器可以區(qū)分負(fù)流與正流。圖20 Cd)是示出了顯著高于本底噪聲的對(duì)稱譜偽信號(hào)的譜。
具體實(shí)施例方式圖I 一 20以及下面的描述描繪了具體實(shí)例以教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何實(shí)現(xiàn)和使用本發(fā)明的最佳模式。為了教導(dǎo)發(fā)明原理，某些常規(guī)方面已被簡(jiǎn)化或省略。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的偏離這些實(shí)例的變型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以按照各種方式組合下面所描述的特征以形成本發(fā)明的多種變型。因此，本發(fā)明不限于下面所描述的具體實(shí)例，而是僅由權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)物限定。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多普勒測(cè)量?jī)x器100。多普勒測(cè)量?jī)x器100包括儀表電子裝置110以及通過(guò)線纜107或其他信號(hào)傳輸設(shè)備而耦合到儀表電子裝置110的傳感器探頭106。儀表電子裝置110生成信號(hào)(即載波)，所述信號(hào)被發(fā)送到流體中并且適于獲得由于所述流體和/或流體中的物體而導(dǎo)致的多普勒響應(yīng)。傳感器探頭106可以被放置到流體或流體流中，并且可以為儀表電子裝置110生成多普勒測(cè)量信號(hào)。儀表電子裝置110接收并處理所述多普勒測(cè)量信號(hào)，以便生成諸如例如流體流速度之類的ー個(gè)或更多多普勒測(cè)量值。備選地，所述多普勒測(cè)量值可以包括任何方式的速度測(cè)量。所述流體可以包括任何方式的液體或氣體。多普勒測(cè)量?jī)x器100可以包括侵入式或非侵入式儀器，其中電磁波或聲波與所測(cè)量的流體相互作用。多普勒測(cè)量?jī)x器100可以附加地測(cè)量或確定諸如例如流體體積流率之類的其他流體特性，其中使用流體流速度來(lái)導(dǎo)出流體體積流率。儀表電子裝置110包括接ロ 101和耦合到接ロ 101的處理系統(tǒng)112。接ロ 101被配置成接收來(lái)自傳感器探頭106的多普勒測(cè)量信號(hào)并且將其中繼到處理系統(tǒng)112。此外，接ロ 101可以執(zhí)行任何方式的預(yù)處理操作，諸如例如對(duì)所述測(cè)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。此外，接ロ 101可以按照期望執(zhí)行任何方式的前置放大或?yàn)V波。在某些情況下，前置放大和數(shù)字化功能可以駐留在所述傳感器探頭中。處理系統(tǒng)112被配置成接收來(lái)自接ロ 101的多普勒測(cè)量信號(hào)。處理系統(tǒng)112可以對(duì)經(jīng)數(shù)字化的多普勒測(cè)量信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換，以便將所述測(cè)量信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域中。處理系統(tǒng)112可以在處理任何速度譜單元對(duì)之前將所述兩側(cè)速度譜居中在一個(gè)或更多載波單元上。在某些實(shí)施例中，所述傅立葉變換處理可以執(zhí)行所述居中。傅立葉變換可以包括快速傅立葉變換(FFT)或離散傅立葉變換(DFT)或者任何適當(dāng)?shù)母盗⑷~變換方法。傅立葉變換的輸出處的復(fù)數(shù)通過(guò)取其幅值或平方幅值而被轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)。結(jié)果是包括多個(gè)離散頻率單元的頻譜。估計(jì)頻譜的其他方法是可能的并且在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。例如，可以使用濾波器組或者使用自回歸移動(dòng)平均(ARMA)建模或者其他參數(shù)化譜估計(jì)工具或例程來(lái)獲得所述估計(jì)?？梢园凑招枰蚱谕麃?lái)選擇頻率単元的數(shù)目。所得到的頻譜將包含獲得自流體的多普勒測(cè)量響應(yīng)，其中與原始(即載波)波形的多普勒偏移與流體的速度有夫。然而，所述頻譜可能還表現(xiàn)出噪聲偽信號(hào)和多余的信號(hào)反射。比較之下，大多數(shù)已知的現(xiàn)有技術(shù)似乎僅僅執(zhí)行ー側(cè)譜處理。在其中計(jì)算兩側(cè)速度譜的ー種情況中，沒(méi)有有益地利用所述兩側(cè)速度譜以減小譜偽信號(hào)?，F(xiàn)有技術(shù)需要単獨(dú)的處理來(lái)確定流方向?，F(xiàn)有技術(shù)甚至可能不確定流方向?，F(xiàn)有技術(shù)采用常規(guī)靜噪算法，其中將每ー個(gè)頻率單元與靜噪閾值進(jìn)行比較，并且如果所述単元值小于該靜噪閾值則將所述單元值去除?，F(xiàn)有技術(shù)在確定多普勒反射信號(hào)之前或者在確定多普勒反射信號(hào)與載波的偏離距離之前不從信號(hào)単元中扣除噪聲或載波泄漏。 相比之下，本處理使用兩側(cè)速度譜的兩側(cè)以便確定哪些頻率単元包含有價(jià)值的信息以及哪些頻率単元可以被減小或置零。這可以增強(qiáng)區(qū)分速度譜中的多普勒反射信號(hào)的能力。所述處理還可以用來(lái)減小總體計(jì)算時(shí)間。這有利地在低流速下提供更好的結(jié)果。其在多普勒反射信號(hào)靠近載波時(shí)提供更好的結(jié)果。因此，這里的處理可以更好地辨別多普勒反射與噪聲和載波。雖然所述鏡像閾值化算法集中于去除対稱的譜偽信號(hào)，但是有可能待處理的譜還包含非対稱的偽信號(hào)。這些可能是偶然不對(duì)稱的噪聲偽信號(hào)，或者它們可能是恰好非対稱的失真和/或混疊偽信號(hào)。不管其來(lái)源如何，都期望的是去除這些偽信號(hào)。如果它們具有足夠低的電平，則可以通過(guò)靜噪處理將它們?nèi)コ?。常?guī)靜噪處理的麻煩在于其不是成對(duì)進(jìn)行的，因此其實(shí)際上可能產(chǎn)生附加的不對(duì)稱性，并且其有可能將破壞對(duì)于隨后鏡像閾值化步驟正確工作而言所需要的左右電平關(guān)系。使用局部門(mén)閾值的處理可以去除較大偽信號(hào)(假設(shè)它們是対稱的話)，但是其帶有更高的統(tǒng)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼍植块T(mén)閾值是基于少得多的數(shù)據(jù)(在許多情況下是一個(gè)單元值)。因此可能最好的是保留該技術(shù)用于較大偽信號(hào)并且使用保持左右對(duì)稱性的經(jīng)修改的靜噪算法來(lái)去除較小偽信號(hào)。圖2以圖形形式示出了示例性多普勒測(cè)量響應(yīng)的頻率單元。該圖形示出了在對(duì)所述測(cè)量信號(hào)進(jìn)行任何處理之前的多普勒測(cè)量響應(yīng)。(O. O位置處的)最大頻率單元是由多普勒傳感器探頭106接收并測(cè)量的載波反射。可以看到，所述載波在頻譜中居主導(dǎo)地位。在載波右側(cè)的大約I. O位置處可以看到多普勒響應(yīng)(即經(jīng)多普勒偏移的返回信號(hào))。這些是僅有的兩個(gè)有效響應(yīng)，而剩余的頻率單元僅僅包含噪聲或其他偽信號(hào)。因?yàn)槎嗥绽諟y(cè)量特征將只在載波單元的一側(cè)出現(xiàn)，則可以將速度譜單元對(duì)中的較小幅度確定為噪聲或偽信號(hào)而不是有效測(cè)量值。這可以在圖中看到，其中在載波單元右側(cè)的頻率単元I. O到I. 3基本上包含多普勒測(cè)量值，而在左側(cè)的相應(yīng)的左頻率單元-I. O到-I. 3只包含少量的噪聲或偽信號(hào)。在某些實(shí)施方式中，可以將所述譜循環(huán)地旋轉(zhuǎn)，其中載波位置例如處在最左側(cè)單元中。諸如例如通過(guò)使用在MATLAB中可獲得的“fftshift”函數(shù)，可以在處理之前將這些
單元重新排序。再次參照?qǐng)DI，存儲(chǔ)系統(tǒng)120可以包括多普勒測(cè)量信號(hào)121、譜例程122、多個(gè)頻率単元123、全局靜噪處理例程124、局部門(mén)處理例程125、流統(tǒng)計(jì)量計(jì)算例程126、多個(gè)局部門(mén)閾值127、全局靜噪閾值128以及孤立單元例程129。多普勒測(cè)量信號(hào)121例如可以包括接收自傳感器探頭106的測(cè)量信號(hào)。多普勒測(cè)量信號(hào)121可以包括一個(gè)或更多項(xiàng)模擬或數(shù)字流測(cè)量，諸如可以反映靜止或移動(dòng)物體的速度的多普勒頻移測(cè)量。多普勒測(cè)量信號(hào)121通常包括經(jīng)多普勒偏移的譜分量和靜止譜分量。譜例程122從所述多普勒測(cè)量生成兩側(cè)速度譜。在某些實(shí)施例中，譜例程122可 以對(duì)多普勒測(cè)量信號(hào)121執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)，但是也可以采用其他技術(shù)，如前面所討論的那樣。因此，譜例程122可以將所述多普勒測(cè)量轉(zhuǎn)換成頻域表示。所述頻域表示可以包括預(yù)定頻率范圍或頻帶中的幅度集合。例如，譜例程122可以產(chǎn)生包括存儲(chǔ)在所述多個(gè)頻率単元123中的多個(gè)離散值的頻率響應(yīng)。隨后可以使用全局靜噪閾值和多個(gè)局部門(mén)閾值來(lái)處理所述多個(gè)速度譜單元對(duì)當(dāng)中的至少一部分，如下面所討論的那樣。然而應(yīng)當(dāng)理解的是，附加閾值被設(shè)想并且在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。所述多個(gè)頻率單元123包括多個(gè)離散間隔的數(shù)字頻率單元。所述多個(gè)頻率單元123當(dāng)中的每ー個(gè)単元可以存儲(chǔ)數(shù)值幅度值，所述數(shù)值幅度值反映在速度譜的該特定頻率范圍內(nèi)的返回信號(hào)的存在(和相對(duì)強(qiáng)度)或缺失。所述多個(gè)頻率單元123可以按照期望包括任何預(yù)定數(shù)目的頻率單元。在某些實(shí)施例中，處理系統(tǒng)112被配置成識(shí)別所述多個(gè)離散頻率單元當(dāng)中的ー個(gè)或多個(gè)載波単元(并因此識(shí)別載波位置)。所述載波將數(shù)字頻譜劃分成兩側(cè)頻譜。所述兩側(cè)頻譜包括多個(gè)左頻率單元和多個(gè)相應(yīng)的/匹配的右頻率單元。所述兩側(cè)頻譜包括區(qū)分譜元素的兩側(cè)速度譜。應(yīng)當(dāng)理解的是，在確定了載波單元之后，所述兩側(cè)頻譜保持流方向信息。載波位置的確定實(shí)現(xiàn)了多普勒測(cè)量響應(yīng)的辨別，并且可以從中提取出測(cè)量信號(hào)幅度。在許多實(shí)施例中，所述載波單元將具有固定位置。在某些實(shí)施例中，實(shí)際的載波位置處在兩個(gè)單元中心中間，因此所述載波頻率響應(yīng)可能占據(jù)ー個(gè)或更多鄰近頻率單元。此外，多普勒測(cè)量響應(yīng)的位置可以確定流方向。例如，如果所述測(cè)量信號(hào)位于載波頻率單元的右側(cè)，則流體正基本上朝向傳感器探頭106移動(dòng)。如果流體正基本上遠(yuǎn)離從傳感器探頭106發(fā)送的射束或波移動(dòng)，則多普勒測(cè)量響應(yīng)將位于載波頻率單元的左側(cè)。某些實(shí)施例可以反轉(zhuǎn)該慣例。在某些實(shí)施例中，處理系統(tǒng)112被配置成從頻譜中去除載波。在從所述多個(gè)離散頻率單元當(dāng)中確定了一個(gè)或更多載波單元之后，所述載波的幅度被減去或置零，以便去除載波。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)標(biāo)注或記錄所述ー個(gè)或更多載波単元位置以用于其他處理操作。多普勒測(cè)量?jī)x器100接收并處理多普勒測(cè)量信號(hào)以便產(chǎn)生多普勒測(cè)量。所述多普勒測(cè)量可以包括流體流速度。所述多普勒測(cè)量可以包括流體流方向。多普勒測(cè)量?jī)x器100使用譜例程122來(lái)生成兩側(cè)速度譜。譜例程122還生成所述多個(gè)頻率単元123和其中的幅度值。多普勒測(cè)量?jī)x器100處理所述兩側(cè)速度譜以減小或消除噪聲，其中隨后由多普勒測(cè)量?jī)x器100產(chǎn)生更好的多普勒測(cè)量。所述處理對(duì)對(duì)稱頻率單元進(jìn)行操作。所謂對(duì)稱是指ー對(duì)頻率単元位于載波位置的左側(cè)和右側(cè)的等距離處。某些單元對(duì)可能包含在兩個(gè)單元中具有基本上相等幅度的對(duì)稱偽信號(hào)。這樣的對(duì)稱偽信號(hào)可能是由外部噪聲、亂真反射等導(dǎo)致的。如果偽信號(hào)是非対稱的并且因此僅存在于載波的ー側(cè)，則其可能不可通過(guò)局部門(mén)處理而去除。相反，可以通過(guò)全局靜噪處理來(lái)去除非対稱的偽信號(hào)。但是如果所述偽信號(hào)是對(duì)稱的并且存在于所述一個(gè)或多個(gè)載波単元的兩偵牝則對(duì)稱譜偽信號(hào)不攜帶速度信息并且可以從頻譜的兩側(cè)刪除，即從所述ー個(gè)或多個(gè)載波単元的任ー側(cè)的相應(yīng)單元中刪除。因此，可以從頻譜中消除非測(cè)量信息，從而使得對(duì)速度值的辨別更加容易并且更加精確。在某些實(shí)施例中，接ロ 101被配置成接收多普勒測(cè)量信號(hào)，并且處理系統(tǒng)112耦合到接ロ 101并且接收所述多普勒測(cè)量信號(hào)。處理系統(tǒng)112被配置成從所述多普勒測(cè)量信號(hào) 生成包括多個(gè)離散頻率單元的兩側(cè)速度譜，其中所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素。處理系統(tǒng)112被配置成針對(duì)全局靜噪閾值對(duì)所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)進(jìn)行全局靜噪處理，其中所述速度譜單元對(duì)關(guān)于一個(gè)或更多載波單元基本上對(duì)稱地定位。處理系統(tǒng)112被配置成針對(duì)多個(gè)局部門(mén)閾值對(duì)所述一個(gè)或更多速度譜單元對(duì)進(jìn)行局部門(mén)處理。針對(duì)相應(yīng)的速度譜單元對(duì)處理所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的每ー個(gè)局部門(mén)閾值。所述處理優(yōu)選地包括全局靜噪閾值化和局部門(mén)閾值化。優(yōu)選地，首先執(zhí)行全局靜噪閾值化，接著是局部門(mén)閾值化。然而，在備選實(shí)施例中可以首先進(jìn)行局部門(mén)閾值化。在某些實(shí)施例中，在全局靜噪閾值化和局部門(mén)閾值化之后可以是去除孤立単元的孤立単元去除處理。所述孤立単元去除可以去除由所述閾值化操作而留下或產(chǎn)生的孤立單
J Li ο多普勒測(cè)量?jī)x器100執(zhí)行全局靜噪處理例程124以便對(duì)所述多個(gè)頻率單元123執(zhí)行全局靜噪閾值化。全局靜噪處理例程124可以產(chǎn)生全局靜噪閾值128。處于所述兩側(cè)速度譜的ー側(cè)的單元對(duì)或者其子集被用來(lái)生成所述全局靜噪閾值。全局靜噪處理例程124可以針對(duì)全局靜噪閾值128處理所述多個(gè)頻率單元123當(dāng)中的左和右速度譜單元對(duì)。將單獨(dú)的單元對(duì)與所述全局靜噪閾值進(jìn)行比較。所述全局靜噪閾值化基于兩個(gè)單元值的幅度相對(duì)于所述全局靜噪閾值而接受或改變速度譜單元對(duì)。下面將結(jié)合圖7 — 9以及圖18和19來(lái)討論所述全局靜噪閾值化。多普勒測(cè)量?jī)x器100執(zhí)行局部門(mén)處理例程125以便對(duì)所述多個(gè)頻率單元123執(zhí)行局部門(mén)閾值化。局部門(mén)處理例程125可以產(chǎn)生所述多個(gè)局部門(mén)閾值127。局部門(mén)處理例程125可以針對(duì)所述多個(gè)局部門(mén)閾值127處理所述多個(gè)頻率單元123當(dāng)中的左和右速度譜單元對(duì)。所述局部門(mén)閾值化在単獨(dú)的単元對(duì)上進(jìn)行操作。每ー個(gè)單元對(duì)被用來(lái)產(chǎn)生該単元對(duì)的局部門(mén)閾值。將每ー個(gè)單元對(duì)與其局部門(mén)閾值進(jìn)行比較，并且因此可以改變ー個(gè)或兩個(gè)單元值。然而，由于可能已經(jīng)發(fā)生了所述全局靜噪閾值化，因此有可能速度譜單元對(duì)的左和右単元的值可能都已經(jīng)是可忽略的。對(duì)于任一種閾值化，如果有ー個(gè)或多個(gè)單元未達(dá)到(fail)閾值，則可以采用硬閾值化或軟閾值化。在優(yōu)選實(shí)施例中，硬閾值化用于全局靜噪閾值化，盡管在備選實(shí)施例中可以使用軟閾值化。在優(yōu)選實(shí)施例中，軟閾值化用于局部門(mén)閾值化，盡管在備選實(shí)施例中可以使用硬閾值化。流統(tǒng)計(jì)量計(jì)算例程126可以使用各種測(cè)量、已知值以及所確定的值來(lái)計(jì)算流統(tǒng)計(jì)量。例如，在某些實(shí)施例中，流統(tǒng)計(jì)量計(jì)算例程126可以確定流體水平、流體流方向以及流體流速度。此外，在某些實(shí)施例中，流統(tǒng)計(jì)量計(jì)算例程126可以確定流體流率。應(yīng)當(dāng)理解的是，其他流體測(cè)量和流體特性被設(shè)想并且在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。多普勒測(cè)量?jī)x器100執(zhí)行孤立単元例程129以便識(shí)別并處理所述多個(gè)頻率単元123當(dāng)中的任何孤立単元。孤立単元例程129可以檢查每ー個(gè)単元以便找到孤立単元。孤立単元例程129可以處理被確定為孤立的単元。所述處理可以包括將被確定為孤立的任何単元置零。圖3A示出了硬閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于閾值而右単元幅度超出所述閾值。圖3B示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度已通過(guò)硬閾值化而被置 零。所述硬閾值化操作將不改變右單元幅度，因?yàn)橛覇卧鏊鲩撝怠Ｔ谟查撝祷?，只有未達(dá)到所述閾值的単元被改變。所述閾值可以是全局靜噪閾值或者局部門(mén)閾值。圖4A示出了軟閾值化操作的第一實(shí)施例之前的示例性單元對(duì)，其中左單元幅度小于閾值而右單元幅度超出所述閾值。圖4B示出了所述單元對(duì)，其中左單元幅度已被置零并且其中右單元幅度由于所述軟閾值化而從中減去了較小單元幅度(b)。圖5A示出了軟閾值化操作的備選第二實(shí)施例之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于閾值而右單元幅度超出所述閾值。圖5B示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度已被置零并且其中右単元幅度由于所述軟閾值化而從中減去了所述閾值(t)。在某些實(shí)施例中，所述閾值(t)可以包括所述較小単元幅度乘以預(yù)定乘數(shù)因子k。應(yīng)當(dāng)理解的是，將不允許負(fù)值，并且倘若減法產(chǎn)生負(fù)值，則將用零替代該負(fù)值。應(yīng)當(dāng)理解的是，在軟閾值化期間減去的所述數(shù)量可以包括任何預(yù)定值，包括所述較小單元值、預(yù)定乘數(shù)因子k或其他值的各種組合?？梢砸匀魏畏绞叫纬扇朱o噪閾值128。可以通過(guò)對(duì)特定非測(cè)量單元(通常處于譜的非流側(cè)，例如參見(jiàn)圖20 (d))進(jìn)行平均而形成全局靜噪閾值128。全局靜噪閾值128可以被設(shè)定為所選譜峰值(諸如在某些實(shí)施例中是載波峰值)的預(yù)定分?jǐn)?shù)，或者可以是不對(duì)稱峰值，或者是其某種組合。例如，一旦識(shí)別了流方向之后，則可以將在所述ー個(gè)或多個(gè)載波單元的非多普勒信號(hào)側(cè)的頻率単元一起進(jìn)行平均，以便生成全局靜噪閾值。對(duì)外側(cè)(off-side)單元值進(jìn)行平均并且對(duì)結(jié)果進(jìn)行縮放以形成噪聲估計(jì)是Petroff (7，672，797)所提倡的策略。由于噪聲単元幅度可能具有非高斯統(tǒng)計(jì)，因此(當(dāng)可獲得許多噪聲單元吋)一種更加魯棒的策略是從在所述各噪聲単元幅度當(dāng)中所見(jiàn)的峰值中形成所述全局靜噪閾值。因而全局靜噪閾值128將高度代表頻譜中的噪聲的平均數(shù)量。所述非多普勒信號(hào)側(cè)可以被識(shí)別為速度譜的具有較少能量?jī)?nèi)容的ー側(cè)。全局靜噪閾值128隨后可以被用于處理所述頻率単元當(dāng)中的至少一部分。應(yīng)當(dāng)理解的是，如果期望的話可以處理所有速度譜單元對(duì)，其中所述處理把非多普勒單元對(duì)置零(或減小)。備選地，可以以其他方式從速度譜中導(dǎo)出所述全局靜噪閾值。例如，所述全局靜噪閾值可以包括速度譜中的譜峰值的預(yù)定百分比或部分，諸如經(jīng)多普勒偏移的反射的百分比或部分。這可以是載波峰值。備選地，其可以是不對(duì)稱峰值。在另ー種備選方案中，可以從速度譜中的每ー個(gè)譜峰值中計(jì)算所述全局靜噪水平，并且可以把最低值選擇為所述全局靜噪閾值。應(yīng)當(dāng)理解的是，所述全局靜噪閾值可以從速度譜的任何部分中形成或?qū)С霾⑶铱梢园ㄈ魏畏人?。圖6A示出了全局靜噪閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左單元幅度和右單元幅度都小于所述全局靜噪閾值。圖6B示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度和右単元幅度都因?yàn)闆](méi)有超出所述全局靜噪閾值而已被置零。圖7A示出了全局靜噪閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于所述全局靜噪閾值而右単元幅度超出所述全局靜噪閾值。圖7B示出了未改變的所述單元對(duì)，因?yàn)樗鋈朱o噪處理將不把單個(gè)單元置零 并且在所述單元對(duì)中產(chǎn)生不對(duì)稱性。圖8A示出了全局靜噪閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左單元幅度和右單元幅度都超出所述全局靜噪閾值。圖8B示出了未改變的所述單元對(duì)。從上面的實(shí)例可以看到，可以實(shí)施所述全局靜噪處理，其中兩個(gè)頻率単元都被保持或者都被改變。所述全局靜噪處理優(yōu)選地不只改變速度譜單元對(duì)當(dāng)中的單個(gè)單元。如果一個(gè)或兩個(gè)單元超出所述全局靜噪閾值，則沒(méi)有単元被改變。只有當(dāng)速度譜單元對(duì)的兩個(gè)単元都小于所述全局靜噪閾值時(shí)，所述單元才被改變，并且隨后兩個(gè)單元都被置零。遵循這條規(guī)則以便避免在速度譜中產(chǎn)生不對(duì)稱性。所述多個(gè)局部門(mén)閾值127包括由多普勒測(cè)量?jī)x器100確定的一個(gè)或更多局部門(mén)閾值。在某些實(shí)施例中，所述多個(gè)局部門(mén)閾值127包括為所述多個(gè)頻率単元123當(dāng)中的每ー個(gè)速度譜單元對(duì)提供局部門(mén)閾值的局部門(mén)閾值陣列。所述多個(gè)局部門(mén)閾值127可以以任何方式形成。例如，可以把速度譜單元對(duì)的左和右單元進(jìn)行比較，其中較小單元值被用來(lái)生成所述局部門(mén)閾值。因此局部門(mén)閾值127包括噪聲對(duì)信號(hào)閾值，其中高于所述門(mén)閾值的任何頻率單元幅度都被保持原樣以作為可能的信息信號(hào)，但是其中處于或低于局部門(mén)閾值127的所有頻率單元幅度可以在某些實(shí)施例中被置零以便去除噪聲或其他亂真?zhèn)涡盘?hào)。其他方法可以被用來(lái)確定每ー個(gè)局部門(mén)閾值127并且在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，諸如使用預(yù)定的最小或默認(rèn)門(mén)閾值。在某些實(shí)施例中，所述局部門(mén)閾值可以進(jìn)一歩被改變，諸如通過(guò)與預(yù)定乘數(shù)因子k相乗。因此，所得到的局部門(mén)閾值可能大于由之形成所述局部門(mén)閾值的所述較小単元值。因此，在速度譜單元對(duì)的左和右単元值在值上相對(duì)接近的情況下，則在某些情況下也可以將較大單元值置零(參見(jiàn)圖10 — 11和下面伴隨的討論)。在某些實(shí)施例中，所述處理的特征在于通過(guò)在調(diào)節(jié)頻率単元幅度之前將特定局部門(mén)閾值與預(yù)定的附近局部門(mén)閾值的加權(quán)值進(jìn)行平均而進(jìn)一歩修改每ー個(gè)局部門(mén)閾值127。這提供更加均勻的局部門(mén)閾值并且減小局部門(mén)閾值異常值。所述預(yù)定的附近局部門(mén)閾值可以包括在所討論的頻率單元的任一側(cè)的鄰近局部門(mén)閾值、在所討論的頻率單元的任ー側(cè)的多個(gè)鄰近局部門(mén)閾值、或者甚至并非真正鄰近的附近局部門(mén)閾值，諸如到所討論的頻率單元的任一側(cè)的ー個(gè)或更多単元的局部門(mén)閾值。因此，所述局部門(mén)閾值不必具有與所述較小單元值相同的幅度。可以針對(duì)所述局部門(mén)閾值調(diào)節(jié)單元幅度，以便確保所述較大単元幅度(在其大于所述較小単元幅度但是不大于所述局部門(mén)閾值的情況下)被置零。在某些實(shí)施例中，處理系統(tǒng)112被配置成迭代地確定所述多個(gè)速度譜單元對(duì)的多個(gè)局部門(mén)閾值。在某些實(shí)施例中，處理系統(tǒng)112被配置成通過(guò)將局部門(mén)閾值與一個(gè)或更多附近局部門(mén)閾值的加權(quán)值進(jìn)行平均而修改每ー個(gè)局部門(mén)閾值。圖9A示出了局部門(mén)閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于所述局部門(mén)閾值而右單元幅度較大。這通常將在較小単元幅度被用作局部門(mén)閾值的情況下發(fā)生。圖9B示出了所述單元對(duì)，其中左(即較小)単元幅度已因?yàn)闆](méi)有超出所述局部門(mén)閾值而被置零。 就定義而言，除非兩個(gè)單元完全相同，否則將有較小單元。在局部門(mén)處理中，所述較小單元將總是被置零。圖IOA示出了局部門(mén)閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度小于所述局部門(mén)閾值而右單元幅度較大。圖IOB示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度已因?yàn)闆](méi)有超出所述局部門(mén)閾值而被置零并且右単元幅度已被減小。這是軟閾值化的實(shí)例，其中在某些實(shí)施例中可以將右単元幅度減小較小(左)単元幅度。備選地，可以將右単元幅度減小局部門(mén)閾值或其他預(yù)定值。圖IlA示出了局部門(mén)閾值化操作之前的示例性單元對(duì)，其中左単元幅度和右単元幅度都小于所述局部門(mén)閾值。這可能在局部門(mén)閾值包括較小單元幅度乘以預(yù)定乘數(shù)因子k的情況下發(fā)生。因此，所述局部門(mén)閾值可能大于兩個(gè)單元，特別在所述預(yù)定乘數(shù)因子k相對(duì)大的情況下尤其如此。圖IlB示出了所述單元對(duì)，其中左単元幅度已因?yàn)闆](méi)有超出所述局部門(mén)閾值而被置零并且右単元幅度也已被置零。在這里，左和右単元的大小被視為足夠類似以被視為相同。以這種方式，取決于局部門(mén)閾值的大小，所述局部門(mén)閾值化可以消除具有基本上相同的幅度的単元對(duì)。就定義而言，關(guān)于載波對(duì)稱地定位的并且具有基本上相同的值的兩個(gè)單元不包含多普勒信號(hào)信息并且可以被去除。注意的是，不存在兩個(gè)單元都大于局部門(mén)閾值的情況。這是因?yàn)樗鼍植块T(mén)閾值的大小與較小單元幅度相同或更大(或者在它們完全相同的情況下包括一個(gè)單元幅度)。圖11示出了其中兩個(gè)單元值基本上相同并且因此兩個(gè)單元值都被置零的局部門(mén)閾值化實(shí)例。在其中使用所述預(yù)定乘數(shù)因子k的實(shí)施例中，較大單元值可能最終小于局部門(mén)閾值。在這種情況下，局部門(mén)閾值化將把所述兩個(gè)単元值作為基本上相同來(lái)對(duì)待。在某些實(shí)施例中，如果全局靜噪閾值128大于局部門(mén)閾值127,則用全局靜噪閾值128替代局部門(mén)閾值127。所謂值更大是指全局靜噪閾值128具有更大幅度/幅值。在某些實(shí)施例中，全局靜噪閾值128可以優(yōu)先于(override)局部門(mén)閾值127。例如，在某些實(shí)施例中，如果全局靜噪閾值128大于局部門(mén)閾值127,則用全局靜噪閾值128替代局部門(mén)閾值127 (參見(jiàn)圖18的步驟1805 — 1806)。備選地，在其他實(shí)施例中可以首先進(jìn)行全局靜噪閾值化，然后進(jìn)行局部門(mén)閾值化。
圖12示出了在確定并去除(即置零)了所述ー個(gè)或多個(gè)載波頻率單元之后的圖2的頻率單元。由于載波信號(hào)常常是最大的并且包含頻譜中的最多能量，因此載波響應(yīng)的去除就去除了可能影響或損害測(cè)量確定的譜能量。圖12還示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的從所述多個(gè)頻率単元中去除對(duì)稱譜偽信號(hào)的實(shí)例。該實(shí)例對(duì)緊接在載波左右的頻率單元進(jìn)行操作。如果兩個(gè)単元都小于全局靜噪閾值，則兩個(gè)單元都將通過(guò)全局靜噪處理而被置零。在這里，在所述兩個(gè)単元的值是大的情況下，它們將不太可能小于全局靜噪閾值并且將不受全局靜噪處理的影響。相反，可以通過(guò)局部門(mén)處理來(lái)去除所述兩個(gè)単元。在這里，在緊接在左右的單元處于彼此的預(yù)定對(duì)稱閾值內(nèi)的情況下，則它們可以被確定為基本上對(duì)稱，如可以從圖形中看到的那樣。在ー個(gè)單元較小(即便只是略微較小)的情況下并且在把較小單元值乘以預(yù)定乘數(shù)因子k以形成局部門(mén)閾值的情況下，則較大単元也可能小于所述局部門(mén)閾值。在這種情況下，兩個(gè)單元都可能通過(guò)局部門(mén)處理而被置零。虛線示出了根據(jù)本發(fā)明的它們的隨后去除。
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的從所述多個(gè)頻率単元中的部分噪聲或偽信號(hào)去除的實(shí)例。在該圖中只完成了所述處理的一部分。在這里，對(duì)稱地位于載波頻率單元的左側(cè)和右側(cè)的頻率単元被處理，并且從所述多個(gè)頻率単元中去除噪聲幅度值。此外，載波周圍的具有微小幅度的頻率單元已根據(jù)適用的閾值而被置零。此外，在多普勒測(cè)量響應(yīng)的任一側(cè)的頻率単元在它們是基本上対稱的情況下已被置零。再次參照?qǐng)D13，該圖形示出了軟閾值化。對(duì)多普勒測(cè)量響應(yīng)中的載波右側(cè)的頻率単元I. O到I. 3執(zhí)行了所述軟閾值化。因此，通過(guò)的(passing)頻率單元(即超出預(yù)定門(mén)閾值乘以預(yù)定乘數(shù)因子k的單元)也被減小預(yù)定幅度數(shù)量，諸如例如減小相對(duì)單元幅度。在某些實(shí)施例中，待被減小的頻率單元并不減去預(yù)定乘數(shù)因子k也不受其影響，并且所述預(yù)定乘數(shù)因子k僅僅被用于所述頻率單元與門(mén)閾值的比較。備選地，可以把通過(guò)的頻率單元減小門(mén)閾值數(shù)量乘以預(yù)定乘數(shù)因子k，如前面所討論的那樣。這可以除了對(duì)未超出門(mén)閾值的頻率單元進(jìn)行置零之外來(lái)進(jìn)行。圖14是根據(jù)本發(fā)明的一種用于處理多普勒測(cè)量的方法的流程圖1400。在步驟1401中，從所述多普勒測(cè)量中產(chǎn)生兩側(cè)速度譜。所述兩側(cè)速度譜包括多個(gè)離散頻率單元。所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素，并且各個(gè)譜元素可以存在于所述多個(gè)頻率単元中?？梢詮娜魏畏绞降亩嗥绽諟y(cè)量(諸如流體流速度測(cè)量)中產(chǎn)生所述兩側(cè)速度譜。所述多普勒測(cè)量可以包括模擬或數(shù)字測(cè)量。產(chǎn)生所述兩側(cè)速度譜例如可以包括執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)，其中 所述快速傅立葉變換產(chǎn)生多個(gè)離散頻率單元，諸如例如數(shù)字值單元。所述FFT過(guò)程產(chǎn)生復(fù)
值(名)。為了使用這些復(fù)值，所述
方法可以包括|&|幅值譜或I名f功率譜。所述多個(gè)頻率單元當(dāng)中的每ー個(gè)頻率單元包括所
述兩側(cè)速度譜的一部分。所述譜的頻帶的大小可以基本上類似，或者可以按照期望而不同。但是如果所述頻帶的大小不同，則必要的是其大小確定(sizing)關(guān)于載波位置対稱。在1402中，從所述兩側(cè)速度譜的多個(gè)離散頻率單元當(dāng)中識(shí)別出一個(gè)或更多載波単元。所有隨后處理都將開(kāi)始所述ー個(gè)或更多載波単元的任一側(cè)的ー個(gè)或更多単元。所述一個(gè)或更多載波單元可以包括在多普勒測(cè)量中所采用的載波頻率。因此，所述ー個(gè)或更多載波單元包括原始載波的接收，并且在速度測(cè)量確定中不被需要也不重要。然而，重要的是知道載波位置，因?yàn)檩d波位置將頻譜劃分成兩側(cè)譜，包括在所述ー個(gè)或更多載波単元左側(cè)的左頻率單元以及在所述ー個(gè)或更多載波單元右側(cè)的右頻率單元。可以存儲(chǔ)或者以其他方式標(biāo)注所述ー個(gè)或更多載波単元的位置。在某些實(shí)施例中，所述載波確定可以包括從所述一個(gè)或更多載波單元中以及從頻譜中去除或減去載波幅度。這可以完成，因?yàn)檩d波不是流速度測(cè)量確定的一部分。在步驟1403中，對(duì)所述兩側(cè)速度譜執(zhí)行全局靜噪處理。所述全局靜噪處理采用單個(gè)全局靜噪閾值，如前面所討論的那樣。所述全局靜噪處理通?？梢詼p小或消除速度譜中的非對(duì)稱偽信號(hào)。如果速度譜單元對(duì)的兩個(gè)單元值都小于全局靜噪閾值，則該速度譜單元對(duì)被置零。如果任ー個(gè)或兩個(gè)頻率単元幅度超出全局靜噪閾值，則兩個(gè)單元都保持未改變。備選地，如果兩個(gè)頻率單元幅度的總和或平均超出全局靜噪閾值，則兩個(gè)頻率単元再次可以保持未改變。 可以在全局靜噪處理期間對(duì)兩個(gè)単元都應(yīng)用硬閾值化；或者兩個(gè)頻率単元都被保持或者二者都被置零。關(guān)鍵是同時(shí)處理對(duì)稱定位的単元對(duì)。在步驟1404中，對(duì)所述兩側(cè)速度譜執(zhí)行局部門(mén)處理。所述局部門(mén)處理采用多個(gè)局部門(mén)閾值，包括每ー個(gè)速度譜單元對(duì)的局部門(mén)閾值。在某些實(shí)施例中，在全局靜噪處理之后執(zhí)行局部門(mén)處理。該步驟總是將速度譜單元對(duì)的ー個(gè)或兩個(gè)單元置零。其可能保持較大單元值，但是局部門(mén)處理從不保持二者。對(duì)于局部門(mén)閾值化，軟閾值化可能更加適用，但是也可以使用硬閾值化。單元值與局部門(mén)閾值的比較可以包括所述單元值與所述局部門(mén)閾值乘以預(yù)定乘數(shù)因子k的比較。軟閾值化用[max(L，R)-min(L, R)]的值替代較大單元值，并且在局部門(mén)處理的情況下將較小單元值置零。優(yōu)選地，其不包括所述預(yù)定乘數(shù)因子k。然而在某些實(shí)施例中，所述比較可以是[max (L, R) >k*min (L, R)]。在這里，L和R分別代表左和右單元值。一種備選比較可以是基于速度譜單元對(duì)的左和右單元值L與R的平均和絕對(duì)差d|>k，*c，其中 d= (R-L)，其中 cKR+L)，并且其中 k，=2(k-l)/(k+l)。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以迭代地執(zhí)行處理步驟1403和1404，其中可以選擇単元對(duì)并且對(duì)所選単元對(duì)執(zhí)行全局靜噪處理和局部門(mén)處理。然后可以選擇并處理下ー個(gè)單元對(duì)。因此可以迭代地執(zhí)行所述處理，直到處理了多個(gè)頻率単元和所述頻譜的預(yù)定部分(或全部)為止。應(yīng)當(dāng)理解的是，例如并不需要處理所有的頻率單元。所述方法可以包括迭代檢查，其中可以處理預(yù)定數(shù)目的頻率單元。備選地，可以處理頻率單元，直到達(dá)到預(yù)定目標(biāo)為止。例如，可以從載波単元向外執(zhí)行所述處理，直到遇到或通過(guò)多普勒測(cè)量特征為止。所述多普勒測(cè)量特征例如可能必須被通過(guò)或超出預(yù)定數(shù)目的頻率單元。因此，所述處理可以去除上至所述多普勒測(cè)量特征及其周圍的噪聲或其他偽信號(hào)，但是不一定需要處理整個(gè)頻譜。未經(jīng)處理的単元可以被設(shè)置到零。在可選的步驟1405中，在某些實(shí)施例中處理并去除孤立単元?？梢允褂霉铝g元去除規(guī)則來(lái)處理所述單元，其中孤立単元可以被置零并因此從所述兩側(cè)速度譜中去除。所述孤立単元去除可以去除在全局靜噪處理和局部門(mén)處理之后所留下的孤立単元，其中這兩個(gè)處理步驟可能在所述速度譜中留下原樣的孤立単元。此外，這兩個(gè)閾值處理步驟可能產(chǎn)生孤立単元。所述孤立単元去除規(guī)則可以指定為了去除孤立単元要考慮多少附近単元。孤立單元去除規(guī)則可以指定用于去除孤立単元的附近単元的幅度水平。在某些實(shí)施例中，考慮中的単元的幅度也可以是孤立単元去除規(guī)則中的因素。孤立単元去除規(guī)則可以單獨(dú)評(píng)估或者作為ー組來(lái)評(píng)估附近単元水平(即，如果期望的話可以把與正被處理的単元緊鄰的單元視為更重要得多)。圖15是根據(jù)本發(fā)明的一般處理流程圖1500。在步驟1501中，從多普勒測(cè)量中獲得所述兩側(cè)速度譜，如前面所討論的那樣。在步驟1502中，識(shí)別所述ー個(gè)或更多載波単元。(ー個(gè)或多個(gè))位置可以被存儲(chǔ)以供將來(lái)使用。在步驟1503中，初始化與載波頻率的單元偏離量。這可以在所述處理從左和右外 側(cè)單元位置行進(jìn)并向內(nèi)移動(dòng)的情況下進(jìn)行?；蛘咂淇梢栽谒鎏幚硐蛲庑羞M(jìn)但是跳過(guò)載波位置附近的幾個(gè)單元的情況下進(jìn)行。在步驟1504中，使用単元索引來(lái)執(zhí)行迭代處理。所述單元索引可以在處理起始時(shí)從所述単元偏離量導(dǎo)出。在步驟1505中，獲得當(dāng)前單元索引的左和右單元值。在步驟1506中，把所述左和右単元值進(jìn)行比較，并且確定較小単元值。在步驟1507中，從所述較小單元值計(jì)算局部門(mén)閾值。所述局部門(mén)閾值可以代表頻率単元中的最小能量水平，并且可以被用于消除非信號(hào)幅度值。在某些實(shí)施例中，可以將所述局部門(mén)閾值乘以提高閾值水平的預(yù)定乘數(shù)因子k。在步驟1508中，迭代單元索引，并且所述方法循環(huán)回到步驟1504，直到所有期望的速度譜單元對(duì)都被處理以產(chǎn)生多個(gè)局部門(mén)閾值為止。因此對(duì)多個(gè)速度譜單元對(duì)的處理將生成多個(gè)局部門(mén)閾值。如果已到達(dá)迭代的末尾，則所述方法繼續(xù)行進(jìn)到步驟1509。在步驟1509中，可以可選地修改所述多個(gè)局部門(mén)閾值。例如，在某些實(shí)施例中，所述局部門(mén)閾值可以通過(guò)將其與附近的局部門(mén)閾值進(jìn)行平均來(lái)平滑。在某些實(shí)施例中，當(dāng)全局靜噪閾值大于特定的局部門(mén)閾值時(shí)，可以用所述全局靜噪閾值來(lái)替代単獨(dú)的局部門(mén)閾值。在步驟1510中，再次初始化與載波頻率的單元偏離量。在步驟1511中，再次從所述単元偏離量初始化單元索引。所述單元索引再次可以被用來(lái)執(zhí)行迭代處理。在步驟1512中，將左單元值與局部門(mén)閾值進(jìn)行比較。如果左單元值大于該速度譜單元對(duì)的局部門(mén)閾值，則所述方法跳到步驟1514。因此，左単元值不被改變。相反，如果左單元值不大于局部門(mén)閾值，則所述方法行進(jìn)到步驟1513。在步驟1513中，左單元值被置零。由于左單元值小于局部門(mén)閾值，因此左單元值被視為過(guò)小而不包括有用的譜信息。在步驟1514中，將右單元值與局部門(mén)閾值進(jìn)行比較。如果右單元值大于該速度譜單元對(duì)的局部門(mén)閾值，則所述方法跳到步驟1516。因此，右単元值不被改變。相反，如果右單元值不大于局部門(mén)閾值，則所述方法行進(jìn)到步驟1515。
在步驟1515中，右單元值被置零。由于右單元值小于局部門(mén)閾值，因此右單元值被視為過(guò)小而不包括有用的譜信息。在步驟1516中，迭代單元索引，并且所述方法循環(huán)回到步驟1511，直到針對(duì)局部門(mén)閾值處理了所有期望的速度譜單元對(duì)為止。因此對(duì)多個(gè)速度譜單元對(duì)的處理將生成多個(gè)局部門(mén)閾值。如果已到達(dá)迭代的末尾，則所述方法繼續(xù)行進(jìn)到步驟1517。在步驟1517中，對(duì)經(jīng)修改的速度譜進(jìn)行處理以提取有用的統(tǒng)計(jì)量，包括識(shí)別兩側(cè)速度譜中的多普勒反射。所述處理還可以確定多普勒偏離量，包括所述多普勒反射與載波頻率的頻率偏離量。所述頻率偏離量可以被用來(lái)確定流速度。所述處理還可以確定所述多普勒反射是在所述兩側(cè)速度譜的左側(cè)(即處于載波頻率的左側(cè))還是在右側(cè)。在步驟1518中，可以對(duì)所述頻率偏離量和譜側(cè)進(jìn)行處理，以從所述多普勒測(cè)量中確定流速度和流方向。所確定的值可以被存儲(chǔ)、顯示或者發(fā)送到其他設(shè)備。圖16是根據(jù)本發(fā)明的速度譜單元對(duì)處理流程圖1600。處理流程圖1600是圖15 的步驟1504 — 1509的進(jìn)ー步細(xì)節(jié)。處理流程圖1600是所述局部門(mén)處理的實(shí)施例，其中局部門(mén)閾值包括較小單元值乘以預(yù)定乘數(shù)因子k，如前面所討論的那樣。在步驟1601中，獲得左単元幅度和右単元幅度。例如可以通過(guò)使用単元索引來(lái)獲得這些幅度值。在步驟1602中，將左和右幅度值進(jìn)行比較，并且選擇較小單元幅度。在步驟1603中，將較小単元幅度乘以預(yù)定乘數(shù)因子k。所述預(yù)定乘數(shù)因子k可以被用來(lái)針對(duì)任何隨后比較和/或閾值化操作而修改較小單元幅度。在某些實(shí)施例中，所述預(yù)定乘數(shù)因子k提高較小単元幅度(即k>l)。在步驟1604中，所述經(jīng)修改的較小單元值被用作局部門(mén)閾值。所述經(jīng)修改的較小単元值可以被用于硬閾值化，如前面所討論的那樣。所述經(jīng)修改的較小單元值可以被用于軟閾值化，如前面所討論的那樣。因此，在閾值化操作期間可能改變左單元值和右單元值當(dāng)中的一者或二者。就設(shè)計(jì)而言，在該步驟中將把至少ー個(gè)単元置零。另ー個(gè)単元可以被置零、減小或保持未改變。在步驟1605中，獲得下ー個(gè)單元對(duì)(即下一個(gè)左單元值和下ー個(gè)右單元值)。這例如可以通過(guò)遞增單元索引來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，可以迭代地處理多個(gè)單元對(duì)。圖17是根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)兩側(cè)速度譜的平滑處理流程圖1700。在步驟1701中，初始化與載波頻率的単元偏離量。在步驟1702中，使用単元索引來(lái)執(zhí)行迭代處理。所述單元索引可以在處理起始時(shí)從所述単元偏離量導(dǎo)出。在步驟1703中，獲得局部門(mén)閾值并且獲得一個(gè)或更多預(yù)定的附近局部門(mén)閾值?？梢愿鶕?jù)所尋求的期望平滑水平來(lái)選擇附近局部門(mén)閾值的數(shù)目。在步驟1704中，在某些實(shí)施例中，經(jīng)平滑的局部門(mén)閾值被計(jì)算為原始局部門(mén)閾值與所述ー個(gè)或更多預(yù)定的附近局部門(mén)閾值的加權(quán)平均。在步驟1705中，迭代所述單元索引以生成下一個(gè)單元索引，并且所述方法循環(huán)回到步驟1702，直到處理了所有頻率單元/局部門(mén)閾值為止。在步驟1706中，用相應(yīng)的經(jīng)平滑的值來(lái)替代局部門(mén)閾值。圖18是根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)兩側(cè)速度譜的全局靜噪閾值處理流程圖1800。在某些實(shí)施例中，流程圖1800可以發(fā)生在圖15的一般操作流程圖1500的步驟1502與1503之間，即發(fā)生在局部門(mén)處理之前。在步驟1801中，識(shí)別兩側(cè)速度譜的非流側(cè)。所述非流側(cè)在其中將不具有多普勒反射。 在某些實(shí)施例中，通過(guò)計(jì)算左側(cè)與右側(cè)的幅度總計(jì)來(lái)識(shí)別非流側(cè)。然后可以將符號(hào)百分比計(jì)算為100( Σ R- Σ LV( Σ R+ Σ L)。在這里，L和R代表一對(duì)中的左単元和右単元的對(duì)應(yīng)幅度，并且在大多數(shù)或所有對(duì)上實(shí)施所述相加。這提供針對(duì)流方向的從-100%到+100%之間的置信度數(shù)字。在步驟1802中，確定全局靜噪閾值。在某些實(shí)施例中，可以通過(guò)對(duì)非流側(cè)的預(yù)定単元值進(jìn)行平均來(lái)確定所述全局靜噪閾值，如前面所討論的那樣。并非所有非流側(cè)單元都將需要被平均。然而，可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞缴伤鋈朱o噪閾值。例如可以首先去除被確定為包括對(duì)稱偽信號(hào)的任何単元值。備選地，所述靜噪閾值例如可以被選擇成包括外側(cè)單元中的峰值，其中所述外側(cè)單元構(gòu)成不包括一個(gè)或多個(gè)流測(cè)量峰值的譜側(cè)。 在步驟1803中，初始化與載波頻率的單元偏離量。在步驟1804中，使用単元索引來(lái)執(zhí)行迭代處理。所述單元索引可以在處理起始時(shí)從所述単元偏離量導(dǎo)出。在步驟1805中，將每ー個(gè)局部門(mén)閾值與在步驟1801中生成的全局靜噪閾值進(jìn)行比較。如果所述局部門(mén)閾值小于全局靜噪閾值，則所述方法分支到步驟1806。然而，如果所述局部門(mén)閾值不小于全局靜噪閾值，則所述方法行進(jìn)到步驟1807。在步驟1806中，用全局靜噪閾值來(lái)替代已被確定為小于全局靜噪閾值的所述局部門(mén)閾值。因此，將不把速度譜單元對(duì)與小于全局靜噪閾值的閾值進(jìn)行比較，因?yàn)槿朱o噪閾值被計(jì)算成代表存在于兩側(cè)譜的非信號(hào)側(cè)中的非信號(hào)能量水平。所述方法然后行進(jìn)到步驟 1807。在步驟1807中，迭代單元索引，直到所有速度譜單元對(duì)(或局部門(mén)閾值)都被處理為止。圖19是根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)兩側(cè)速度譜的全局靜噪閾值處理流程圖1900。在某些實(shí)施例中，流程圖1900可以發(fā)生在圖15的一般操作流程圖1500的步驟1502與1503之間，即發(fā)生在局部門(mén)處理之前。應(yīng)當(dāng)理解的是，流程圖1900可以是圖18的流程圖1800的備選實(shí)施例。在步驟1901中，識(shí)別兩側(cè)速度譜的非流側(cè)，如前面所討論的那樣。在步驟1902中，確定全局靜噪閾值，如前面所討論的那樣。在步驟1903中，初始化與載波頻率的單元偏離量，如前面所討論的那樣。在步驟1904中，使用単元索引來(lái)執(zhí)行迭代處理，如前面所討論的那樣。在步驟1905中，識(shí)別所述單元對(duì)當(dāng)中的較大單元值。在步驟1906中，將所述較大單元值與在步驟1902中生成的全局靜噪閾值進(jìn)行比較。如果所述較大單元值小于全局靜噪閾值，則所述方法分支到步驟1907。然而，如果所述較大單元值不小于全局靜噪閾值，則所述方法行進(jìn)到步驟1908，并且單元幅度保持未改變。在步驟1907中，兩個(gè)單元幅度都被置零。這樣做是因?yàn)閮蓚€(gè)單元幅度都小于全局靜噪閾值。這是其中所述單元幅度由于全局靜噪處理而被改變的唯一情況，即如果至少ー個(gè)單元幅度超出全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)當(dāng)中的沒(méi)有一個(gè)單元被改變。所述方法然后行進(jìn)到步驟1908。在步驟1908中，迭代單元索引，直到所有速度譜單元對(duì)(或局部門(mén)閾值)都被處理為止。注意的是，如果應(yīng)用了常規(guī)(即逐點(diǎn))靜噪算法而不是本發(fā)明的成對(duì)全局靜噪處理，則小于常規(guī)靜噪水平的(単元對(duì)當(dāng)中的)ー個(gè)單元值可能被消除，而該對(duì)當(dāng)中的另ー個(gè)単元在其超出所述常規(guī)靜噪水平的情況下將被保持。局部門(mén)處理中的隨后軟閾值化將是沒(méi)有意義的，因?yàn)閷⒁咽フ_的噪聲估計(jì)。單個(gè)頻率単元幅度的去除將在另一個(gè)頻率単元中廣生信息印記(impression of information)。ー種更好的預(yù)先篩選算法將是把速度譜單元對(duì)的兩個(gè)頻率単元置零，除非其最大或平均值超出靜噪極限。如果其最大或平均值超出所述靜噪極限，則使用局部門(mén)閾值化對(duì)兩個(gè)頻率單元進(jìn)行處理。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用任何方法或算法來(lái)確定ー個(gè)或兩個(gè)頻率單元何時(shí)滿足靜噪值。 期望的是去除非對(duì)稱偽信號(hào)。如果它們具有足夠低的電平，則可以通過(guò)靜噪處理來(lái)去除這樣的非對(duì)稱偽信號(hào)。常規(guī)靜噪處理的麻煩在于其不是成對(duì)進(jìn)行的，因此其可能實(shí)際上產(chǎn)生附加的不對(duì)稱性。此外，常規(guī)靜噪處理將有可能破壞對(duì)于隨后的局部門(mén)閾值化步驟正確工作而言所需要的左右電平關(guān)系。使用局部門(mén)閾值的處理可以去除較大偽信號(hào)(假設(shè)它們是對(duì)稱的話)，但是其帶有更高的統(tǒng)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼍植块T(mén)閾值是基于少得多的數(shù)據(jù)(在許多情況下是ー個(gè)單元值)。因而最好的是保留局部門(mén)處理以用于可能在全局靜噪處理后仍然存在的較大(對(duì)稱)偽信號(hào)，因此是在使用保持左右對(duì)稱性的靜噪算法來(lái)去除較小偽信號(hào)之后執(zhí)行局部門(mén)處理，如上面所討論的那樣。圖20示出了極為湍急的流的實(shí)例。圖20 (a)是受噪聲損害的示例性多普勒譜。在某些實(shí)施例中，步驟A的信號(hào)可能在(ー個(gè)或多個(gè))閾值化步驟期間導(dǎo)致錯(cuò)誤肯定和/或錯(cuò)誤否定。在另ー個(gè)實(shí)施例中，如步驟B中所示，在譜閾值化操作之前首先對(duì)所述譜進(jìn)行平滑，因而減小錯(cuò)誤肯定和/或錯(cuò)誤否定的可能性。圖20 (b)是示出了孤立単元去除的譜，其中噪聲統(tǒng)計(jì)量在實(shí)際上沒(méi)有流存在的情況下導(dǎo)致了錯(cuò)誤肯定和/或錯(cuò)誤否定単元。在某些實(shí)施例中，所述孤立単元去除可以包括根據(jù)孤立単元去除規(guī)則將孤立単元置零。在某些實(shí)施例中，所述孤立単元去除可以包括在執(zhí)行了ー個(gè)(或多個(gè))閾值化步驟之后所執(zhí)行的步驟，其中所述閾值化可能留下可以被視為異常并且不攜帯任何流信息的孤立単元。所述孤立単元去除規(guī)則可以指定為了去除孤立單元要考慮多少附近単元。孤立単元去除規(guī)則可以指定用于去除孤立単元的附近単元的幅度水平。孤立単元去除規(guī)則可以單獨(dú)評(píng)估或者作為ー組來(lái)評(píng)估附近単元水平(即，如果期望的話可以把與正被處理的單元緊鄰的單元視為更重要得多)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)注意到在正被測(cè)試的単元的特定譜寬度內(nèi)有零個(gè)或多個(gè)(僅僅出于說(shuō)明的目的，在一個(gè)示例中其可以是零個(gè)或少數(shù))已填充單元來(lái)去除和/或置零該單元，從而允許去除錯(cuò)誤肯定単元并改進(jìn)儀器精度。作為實(shí)例，可以檢查所討論的単元的任ー側(cè)的3個(gè)單元，并且如果所述6個(gè)單元的単元幅度沒(méi)有ー個(gè)超出預(yù)定閾值，則所討論的単元可以根據(jù)給定的孤立単元去除規(guī)則而被判定為是孤立単元，并且可以被置零。圖20 (C)示出了ー種產(chǎn)生兩側(cè)多普勒譜的儀器可以區(qū)分負(fù)流與正流。在產(chǎn)生ー側(cè)多普勒譜的儀器中，這兩種情況是不可區(qū)分的。
圖20 (d)是示出了顯著高于本底噪聲的對(duì)稱譜偽信號(hào)的譜。由于這些偽信號(hào)是対稱的，因此它們將通過(guò)鏡像步驟而去除。在某些實(shí)施例中，期望的是它們可能不被用來(lái)設(shè)定本底噪聲估計(jì)。在儀器100的某些實(shí)施例中，可以通過(guò)計(jì)算有符號(hào)的譜矩心值來(lái)獲得流估計(jì)，其中在頻率軸的對(duì)稱布置的區(qū)域內(nèi)實(shí)施積分。以這種方式，例如，處于載波右側(cè)的譜能量將以正號(hào)進(jìn)入，而處于載波左側(cè)的譜能量將以負(fù)號(hào)進(jìn)入。這允許對(duì)包含正速度和負(fù)速度二者的極為湍急的流的正確矩心確定。當(dāng)可獲得兩側(cè)多普勒譜吋，(相對(duì)于載波的)平均頻率偏移被計(jì)算為有符號(hào)的譜矩心。對(duì)于連續(xù)譜，這被定義為
權(quán)利要求
1.一種儀器(100)，包括 被配置成接收多普勒測(cè)量信號(hào)的接ロ(101);以及 耦合到所述接ロ(101)并且接收所述多普勒測(cè)量信號(hào)的處理系統(tǒng)(112)，其中所述處理系統(tǒng)(112)被配置成從所述多普勒測(cè)量信號(hào)生成包括多個(gè)離散頻率單元的兩側(cè)速度譜，其中所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素；并且針對(duì)多個(gè)局部門(mén)閾值處理ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)關(guān)于一個(gè)或更多載波單元基本上對(duì)稱地定位，并且其中針對(duì)所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的相應(yīng)的局部門(mén)閾值處理每ー個(gè)速度譜單元對(duì)。
2.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，所述處理系統(tǒng)(112)還被配置成針對(duì)全局靜噪閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中如果單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都小于所述全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都被置零，并且其中如果單元對(duì)當(dāng)中的至少ー個(gè)単元幅度超出所述全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都未改變。
3.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，所述處理系統(tǒng)(112)還被配置成針對(duì)全局靜噪閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，并且其中如果所述全局靜噪閾值大于所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值，則用該全局靜噪閾值來(lái)替代該局部門(mén)閾值。
4.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是單元對(duì)的左和右單元幅度當(dāng)中的較小值。
5.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是從單元對(duì)的左和右單元幅度當(dāng)中的較小單元幅度導(dǎo)出的，其中把所述較小單元幅度乘以預(yù)定乘數(shù)因子k以形成所述局部門(mén)閾值。
6.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是從單元對(duì)的左和右單元幅度當(dāng)中的較小單元幅度導(dǎo)出的，其中還將所述局部門(mén)閾值與ー個(gè)或更多預(yù)定的附近局部門(mén)閾值的加權(quán)值進(jìn)行平均。
7.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，單元對(duì)當(dāng)中的較小單元幅度被置零，并且其中如果較大單元幅度超出所述局部門(mén)閾值，則該較大單元幅度未改變。
8.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，單元對(duì)當(dāng)中的較小單元幅度被置零，并且其中如果較大單元幅度超出所述局部門(mén)閾值，則將該較大単元幅度減小該較小單元幅度。
9.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，如果單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都小于所述局部門(mén)閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都被減小或置零。
10.權(quán)利要求I的儀器(100)，其中，所述處理系統(tǒng)(112)還被配置成根據(jù)孤立単元去除規(guī)則將孤立単元置零。
11.一種用于處理多普勒測(cè)量信號(hào)的方法，包括 從所述多普勒測(cè)量信號(hào)生成包括多個(gè)頻率単元的兩側(cè)速度譜，且其中所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素；以及 針對(duì)多個(gè)局部門(mén)閾值處理ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)關(guān)于一個(gè)或更多載波單元基本上對(duì)稱地定位，并且其中針對(duì)所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的相應(yīng)的局部門(mén)閾值處理每ー個(gè)速度譜單元對(duì)。
12.權(quán)利要求11的方法，還包括針對(duì)全局靜噪閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中如果單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都小于所述全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都被置零，并且其中如果單元對(duì)當(dāng)中的至少ー個(gè)単元幅度超出所述全局靜噪閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都未改變。
13.權(quán)利要求11的方法，還包括針對(duì)全局靜噪閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，并且其中如果所述全局靜噪閾值大于所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值，則用該全局靜噪閾值來(lái)替代該局部門(mén)閾值。
14.權(quán)利要求11的方法，其中，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是單元對(duì)的左和右單元幅度當(dāng)中的較小值。
15.權(quán)利要求11的方法，其中，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是從單元對(duì)的左和右單元幅度當(dāng)中的較小單元幅度導(dǎo)出的，其中把所述較小單元幅度乘以預(yù)定乘數(shù)因子k以形成所述局部門(mén)閾值。
16.權(quán)利要求11的方法，其中，所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值是從單元對(duì)的左和右單元幅度當(dāng)中的較小單元幅度導(dǎo)出的，其中還將所述局部門(mén)閾值與一個(gè)或更多預(yù)定的附近局部門(mén)閾值的加權(quán)值進(jìn)行平均。
17.權(quán)利要求11的方法，其中，單元對(duì)當(dāng)中的較小單元幅度被置零，并且其中如果較大單元幅度超出所述局部門(mén)閾值，則該較大單元幅度未改變。
18.權(quán)利要求11的方法，其中，單元對(duì)當(dāng)中的較小單元幅度被置零，并且其中如果較大單元幅度超出所述局部門(mén)閾值，則將該較大単元幅度減小該較小單元幅度。
19.權(quán)利要求11的方法，其中，如果單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都小于所述局部門(mén)閾值，則所述單元對(duì)的兩個(gè)單元幅度都被減小或置零。
20.權(quán)利要求11的方法，還包括根據(jù)孤立単元去除規(guī)則將孤立単元置零。
21.一種用于處理多普勒測(cè)量信號(hào)的方法，包括 從所述多普勒測(cè)量信號(hào)生成包括多個(gè)頻率単元的兩側(cè)速度譜，且其中所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素； 針對(duì)全局靜噪閾值處理一個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)關(guān)于ー個(gè)或更多載波單元基本上對(duì)稱地定位；以及 針對(duì)多個(gè)局部門(mén)閾值處理所述ー個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中針對(duì)所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的相應(yīng)的局部門(mén)閾值處理每ー個(gè)速度譜單元對(duì)。
22.權(quán)利要求21的方法，還包括如果所述全局靜噪閾值大于所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的ー個(gè)局部門(mén)閾值則用該全局靜噪閾值來(lái)替代該局部門(mén)閾值。
23.權(quán)利要求21的方法，還包括根據(jù)孤立単元去除規(guī)則將孤立単元置零。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理多普勒測(cè)量信號(hào)的儀器和方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供一種儀器(100)。所述儀器(100)包括被配置成接收多普勒測(cè)量信號(hào)的接口(101)以及耦合到所述接口(101)并且接收所述多普勒測(cè)量信號(hào)的處理系統(tǒng)(112)。所述處理系統(tǒng)(112)被配置成從所述多普勒測(cè)量信號(hào)生成包括多個(gè)離散頻率單元的兩側(cè)速度譜，其中所述兩側(cè)速度譜區(qū)分譜元素；并且針對(duì)多個(gè)局部門(mén)閾值處理一個(gè)或更多速度譜單元對(duì)，其中所述一個(gè)或更多速度譜單元對(duì)關(guān)于一個(gè)或更多載波單元基本上對(duì)稱地定位，并且其中針對(duì)所述多個(gè)局部門(mén)閾值當(dāng)中的相應(yīng)的局部門(mén)閾值處理每一個(gè)速度譜單元對(duì)。
文檔編號(hào)G01S15/58GK102692627SQ20111014017
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者D.L.里克 申請(qǐng)人:哈赫公司