專利名稱：基于高鐵傳感器環(huán)境的短時(shí)脈沖干擾消除裝置及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于高鐵多傳感器環(huán)境的短時(shí)脈沖干擾處理技術(shù)，支持高速列車上各類傳感器，對(duì)于可能出現(xiàn)的短時(shí)脈沖干擾信號(hào)具有良好的抑制作用。
背景技術(shù)：
傳感器實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中會(huì)遭遇各種干擾，這些干擾疊加在有用信號(hào)上，影響有用信號(hào)的精度，甚至導(dǎo)致不可用。脈沖干擾(如圖1所示)為其中典型的一種，可能來(lái)源包括汽車火花塞放電、間歇性電磁干擾等。其表現(xiàn)一般在時(shí)間上非連續(xù)，由持續(xù)時(shí)間短和幅度大的不規(guī)則脈沖或噪聲尖峰組成，在頻域則表現(xiàn)為較大的頻寬。對(duì)于數(shù)字輸出的傳感器，采用糾錯(cuò)編碼和交織器的方式可以有效抵御脈沖噪聲， 接收側(cè)甚至可以不做任何處理。但對(duì)于模擬輸出的傳感器，脈沖噪聲會(huì)大大影響數(shù)據(jù)的表示，對(duì)于測(cè)控場(chǎng)合的傳感器應(yīng)用，甚至?xí)a(chǎn)生虛假告警和誤判，因此需要有效的手段抑制脈沖噪聲影響。處理脈沖干擾一般在數(shù)字域進(jìn)行，如圖2所示，傳感器信號(hào)處理時(shí)，其中濾波、信號(hào)調(diào)理、抗混疊濾波和ADC事在模擬域進(jìn)行，而傳感器信號(hào)數(shù)字處理是在數(shù)字域處理。一般的，在數(shù)字域上，簡(jiǎn)單的處理脈沖干擾的方法可以用窄帶濾波器。窄帶濾波器在概念上容易理解，但存在明顯的缺點(diǎn)
1)脈沖干擾潛在的大頻寬和高瞬時(shí)幅度，需要很窄的濾波器帶寬，意味著濾波器級(jí)數(shù)多，實(shí)現(xiàn)延時(shí)大；
2)窄的濾波器會(huì)對(duì)信號(hào)本身造成損失，需要權(quán)衡信號(hào)損傷和干擾抑制的影響，參數(shù)難選取。也有在時(shí)域上處理脈沖干擾的方法，基本思想是利用脈沖干擾瞬時(shí)幅度遠(yuǎn)大于正常信號(hào)的特征，把超過(guò)一定幅度門限的認(rèn)為是脈沖干擾，然后把脈沖干擾位置的數(shù)據(jù)或者限幅或者替換掉。但幅度門限的選取多基于經(jīng)驗(yàn)，并且很少能自動(dòng)設(shè)置和調(diào)節(jié)。此外還有一些基于統(tǒng)計(jì)模型的方法，用類似隱態(tài)馬爾科夫過(guò)程或者線性預(yù)測(cè)模型等的數(shù)學(xué)工具來(lái)描述信號(hào)或者脈沖噪聲，這些方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，并且對(duì)信號(hào)特征有一定要求，通常情況下不適合工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種短時(shí)脈沖噪聲消除方法和裝置。本發(fā)明主要處理在時(shí)域進(jìn)行，但相對(duì)已有的方法，主要改進(jìn)包括以下5點(diǎn)
1)通過(guò)一級(jí)高通濾波去除信號(hào)絕對(duì)幅度的影響；
2)給出放大器幅度門限設(shè)計(jì)的理論依據(jù)；
3)幅度門限具備根據(jù)信號(hào)特征自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力；
4)對(duì)脈沖噪聲波形特征不敏感；
5)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)(權(quán)利要求修改后，記著把這部分修改一下) 一種短時(shí)脈沖干擾消除方法，其特征在于該包含以下步驟
1)將被干擾的原始數(shù)據(jù)輸入通過(guò)一級(jí)高通濾波模塊，進(jìn)行高通濾波，去除信號(hào)絕對(duì)幅度的影響；
2)將通過(guò)步驟1)處理后的信號(hào)進(jìn)行脈沖檢測(cè)，進(jìn)而輸出脈沖干擾指示，用以指示是否存在脈沖干擾；
3)根據(jù)步驟2)輸入的脈沖干擾指示，將原始數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行脈沖消除。進(jìn)一步地，所述步驟1)的具體步驟為
11)在原始數(shù)據(jù)輸入時(shí)，將其通過(guò)選擇器1，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)；
12)然后將選擇器1的輸出輸入低通濾波器1，將低通濾波器1的輸出反饋到選擇器1；
13)最后將原始輸入的數(shù)據(jù)減去低通濾波器1的輸出，從而得到進(jìn)行了高通濾波后的數(shù)據(jù)；
其中選擇器1根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器1的輸出，否則選擇原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。進(jìn)一步地，所述步驟2)的具體步驟為
21)將步驟1)中的高通信號(hào)輸出取絕對(duì)值，使得信號(hào)的幅值均為正值；
22)然后將信號(hào)通過(guò)選擇器2，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)；
23)然后將選擇器2輸出的信號(hào)輸入低通濾波器2，并將低通濾波器2的輸出反饋到選擇器2;
24)將低通濾波器2的輸出的信號(hào)通過(guò)調(diào)整器，調(diào)整器將信號(hào)增加一個(gè)偏置，以調(diào)整信號(hào)，得到信號(hào)的最大值，如果信號(hào)幅度大于此值，都定義為脈沖；
25)在調(diào)整器后面，增加了一個(gè)“取較大值”的流程，將剛剛得到的最大值與一個(gè)參考值相比較，取大的那個(gè)；
26)將取過(guò)絕對(duì)值的信號(hào)與做過(guò)調(diào)整后的信號(hào)相比，若前者仍遠(yuǎn)大于后者，則將之視作短時(shí)脈沖干擾，輸出一個(gè)脈沖提示；
其中，選擇器2根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器2的輸出，否則選擇步驟21)輸出的信號(hào)進(jìn)行輸出。步驟中所述偏置的值為3倍的低通濾波器2輸出的信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差。步驟25)所述參考值的選取從經(jīng)驗(yàn)積累中獲取。進(jìn)一步地，步驟3)的具體步驟為
31)將原始數(shù)據(jù)輸入鎖存器；
32)根據(jù)脈沖指示，鎖存器進(jìn)行輸出；正常情況下無(wú)脈沖提示，鎖存器打開(kāi)更新，數(shù)據(jù)輸出即等于數(shù)據(jù)輸入；當(dāng)檢測(cè)到脈沖干擾后，鎖存器關(guān)閉更新，數(shù)據(jù)輸出取鎖存器關(guān)閉前得信號(hào)輸入值，即未受短時(shí)脈沖干擾的信號(hào)；
33)將鎖存器輸出與輸入鎖存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，如果檢測(cè)到脈沖干擾，則選擇鎖存器的輸出作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出；如果未檢測(cè)到脈沖干擾，則將輸入鎖存器的數(shù)據(jù)作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。一種短時(shí)脈沖干擾消除的裝置，其特征在于該裝置包括一級(jí)高通濾波模塊、二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊和脈沖消除模塊；其中，
一級(jí)高通濾波模塊，用于將數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行高通濾波，去除信號(hào)絕對(duì)幅度的影響； 二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊，用于將所述一級(jí)高通濾波模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行脈沖檢測(cè)，進(jìn)而輸出脈沖干擾指示，用以指示是否存在脈沖干擾；
脈沖消除模塊，用于根據(jù)所述二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊輸出的脈沖干擾指示，將原始數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行脈沖消除。進(jìn)一步地，所述一級(jí)高通濾波模塊包括選擇器1、低通濾波器1和減法器； 選擇器1，接收數(shù)據(jù)輸入，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)；
低通濾波器1，連接至選擇器1，將選擇器1的輸出輸入低通濾波器1，將低通濾波器1 的輸出反饋到選擇器1 ；
減法器，連接至低通濾波器1，將原始輸入的數(shù)據(jù)減去低通濾波器1的輸出，從而得到進(jìn)行了高通濾波后的數(shù)據(jù)；
其中選擇器1根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器1的輸出，否則選擇原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。進(jìn)一步地，所述二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊包括絕對(duì)值模塊、選擇器2、低通濾波器2、調(diào)整器、取最大值模塊和比較器；
絕對(duì)值模塊，與一級(jí)高通濾波模塊相連，從一級(jí)高通濾波模塊輸出的信號(hào)輸出取絕對(duì)值，使得信號(hào)的幅值均為正值；
選擇器2，與絕對(duì)值模塊相連，將絕對(duì)值模塊輸出的信號(hào)通過(guò)選擇器2，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)；
低通濾波器2，與選擇器2相連，將選擇器2輸出的信號(hào)輸入低通濾波器2，并將低通濾波器2的輸出反饋到選擇器2;
調(diào)整器，連接至低通濾波器2，將低通濾波器2的輸出增加一個(gè)偏置，以調(diào)整信號(hào)，得到信號(hào)的最大值，如果信號(hào)幅度大于此值，都定義為脈沖；
取較大值模塊，連接至調(diào)整器，從調(diào)整器中得到的最大值與一個(gè)參考值相比較，取大的那個(gè)；
比較器，將取過(guò)絕對(duì)值的信號(hào)與調(diào)整器輸出的做過(guò)調(diào)整后的信號(hào)相比，若前者仍遠(yuǎn)大于后者，則將之視作短時(shí)脈沖干擾，輸出一個(gè)脈沖提示；
其中，選擇器2根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器2的輸出，否則絕對(duì)值模塊輸出的取過(guò)絕對(duì)值的信號(hào)進(jìn)行輸出。進(jìn)一步地，所述偏置的值為3倍的低通濾波器2輸出的信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差。進(jìn)一步地，所述參考值的選取從經(jīng)驗(yàn)積累中獲取，獲取方法為觀察記錄原始數(shù)據(jù)的規(guī)律和特征，找出數(shù)據(jù)中脈沖干擾的普遍幅值。進(jìn)一步地，所述脈沖消除模塊包括鎖存器和選擇器3 ；
鎖存器，連接至二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊，接收從二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊的輸出信號(hào)；根據(jù)脈沖指示，鎖存器進(jìn)行輸出；正常情況下無(wú)脈沖提示，鎖存器打開(kāi)更新，數(shù)據(jù)輸出即等于數(shù)據(jù)輸入； 當(dāng)檢測(cè)到脈沖干擾后，鎖存器關(guān)閉更新，數(shù)據(jù)輸出取鎖存器關(guān)閉前得信號(hào)輸入值，即未受短時(shí)脈沖干擾的信號(hào)；
選擇器3，連接至鎖存器，將鎖存器輸出與輸入鎖存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，如果檢測(cè)到脈沖干擾，則選擇鎖存器的輸出作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出；如果未檢測(cè)到脈沖干擾，則將輸入鎖存器的數(shù)據(jù)作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。


圖1為脈沖噪聲示意圖； 圖2為傳感器信號(hào)處理鏈；
圖3為本發(fā)明的短時(shí)脈沖消除裝置的原理框圖； 圖4為一級(jí)高通濾波模塊； 圖5為二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊； 圖6為高斯分布概率密度函數(shù)圖； 圖7為脈沖消除模塊；
圖8為本發(fā)明的短時(shí)脈沖消除方法基本流程圖； 圖9為短時(shí)脈沖消除的具體步驟；
圖10為按照本發(fā)明的方法所進(jìn)行的仿真示例中輸入的含有短時(shí)脈沖的原信號(hào)； 圖11為按照本發(fā)明的方法所進(jìn)行的仿真示例中進(jìn)行處理后的信號(hào)。
具體實(shí)施例方式參照附圖3，其為本發(fā)明短時(shí)脈沖消除裝置的基本框圖，其中包括一級(jí)高通濾波模塊301、二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊302和脈沖消除模塊303，
一級(jí)高通濾波模塊301，用于將數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行高通濾波，去除信號(hào)絕對(duì)幅度的影響； 二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊302，用于將所述一級(jí)高通濾波模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行脈沖檢測(cè)，進(jìn)而輸出脈沖干擾指示，用以指示是否存在脈沖干擾；
脈沖消除模塊303，用于根據(jù)所述二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊輸出的脈沖干擾指示，將原始數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行脈沖消除。參照附圖4、5、7為一級(jí)高通濾波模塊301、二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊302和脈沖消除模塊 303的具體結(jié)構(gòu)。1、一級(jí)高通濾波模塊，如圖4所示。將輸入信號(hào)通過(guò)一級(jí)高通濾波器，由于傳感器測(cè)得的信號(hào)，本身即帶有其絕對(duì)幅度，如溫度、氣壓一類的傳感器。為了處理方便起見(jiàn)，希望可以將信號(hào)中的絕對(duì)幅度去除掉，相當(dāng)于去除直流分量，剩余的信號(hào)分量即在坐標(biāo)軸上下波動(dòng)的白噪聲。此模塊的分析展開(kāi)如下
在被干擾的原始數(shù)據(jù)輸入時(shí)，將其通過(guò)選擇器1，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)，“脈沖指示”將在后面涉及(在脈沖檢測(cè)模塊中涉及，此處的脈沖指示即為脈沖檢測(cè)模塊的輸出)。如果有脈沖，則選擇低通濾波器1的輸出，否則選擇前端輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。這是因?yàn)闄z測(cè)到脈沖后，為了防止瞬時(shí)的大脈沖把絕對(duì)幅度拉上去，應(yīng)該使低通濾波的輸出保持不變。由于高通濾波器的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，所以選擇用低通濾波器與減法器配合使用。低通濾波器1的輸出為頻率較低信號(hào)和直流分量，將原信號(hào)通過(guò)減法器將低通輸出減去，即可得到信號(hào)本身的白噪聲分量、短時(shí)脈沖干擾分量，以及其他的噪聲分量。2、二級(jí)脈沖檢測(cè)，如圖5所示。將1中的高通信號(hào)輸出取絕對(duì)值，使得信號(hào)的幅值均為正值。然后將取絕對(duì)值的信號(hào)通過(guò)選擇器2，根據(jù)脈沖指示，選擇器2輸出相應(yīng)的信號(hào)，如果有脈沖指示，則選擇低通濾波器2的輸出，否則選擇取絕對(duì)值后的信號(hào)輸出。將選擇后的信號(hào)將信號(hào)通過(guò)低通濾波器2，由低通濾波器原理可知，若濾波器取一定的截止頻率和通帶，可使濾波器輸出為信號(hào)的直流均值
μ,由通信原理的理論可知白噪聲信號(hào)屬于高斯分布信號(hào)，由高斯分布信號(hào)的概率密度圖 (即圖6)可知，軸與曲線之間的面積恒等于1。由經(jīng)驗(yàn)可知，曲線下，橫軸區(qū)間(/J+ )(其中 為信號(hào)的期望，β為信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差)內(nèi)的面積為68. 268949%,橫軸區(qū)間(β - IMo,)
內(nèi)的面積為95. 449974%，橫軸區(qū)間(U — 2.58σ,β + 2.58σ)內(nèi)的面積為99. 730020%,這就意味
著信號(hào)幅度大于3倍的標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，出現(xiàn)的概率將會(huì)非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。也就是說(shuō)， 將低通濾波器2的輸出增加一個(gè)偏置，值為3倍的標(biāo)準(zhǔn)差，則可得到信號(hào)的最大值，默認(rèn)如果信號(hào)幅度大于此值，都定義為脈沖。在調(diào)整器后面，增加了一個(gè)“取較大值”的流程，將剛剛得到的最大值與一個(gè)參考值相比較，取大的那個(gè)，這是因?yàn)槿绻盘?hào)的均值較小，調(diào)整后的值仍然偏小，這樣會(huì)影響后期對(duì)脈沖的判斷。參考值的選取要從經(jīng)驗(yàn)積累中獲取，獲取方法為觀察記錄原始數(shù)據(jù)的規(guī)律和特征，找出數(shù)據(jù)中脈沖干擾的普遍幅值。將取過(guò)絕對(duì)值的信號(hào)與做過(guò)調(diào)整后的信號(hào)相比，若前者仍遠(yuǎn)大于后者，這在高斯概率分布中出現(xiàn)的可能性及其小，因此可以將之視作短時(shí)脈沖干擾，輸出一個(gè)脈沖提示。3、脈沖消除模塊，如圖7所示。得到脈沖提示后，此模塊決定了信號(hào)的輸出。正常情況下無(wú)脈沖提示，鎖存器打開(kāi)更新，數(shù)據(jù)輸出即等于數(shù)據(jù)輸入；當(dāng)檢測(cè)到脈沖干擾后，鎖存器關(guān)閉更新，數(shù)據(jù)輸出取鎖存器關(guān)閉前得信號(hào)輸入值，即正常值。當(dāng)輸入信號(hào)瞬時(shí)出現(xiàn)大的突變，如調(diào)試階段傳感量的快速大幅度調(diào)節(jié)，變化完后信號(hào)在新的均值水平穩(wěn)定，則上圖的脈沖指示可能死鎖住。因此當(dāng)脈沖指示給出后，同步對(duì)鎖存器啟動(dòng)一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器設(shè)一個(gè)上限(取值比可能出現(xiàn)的脈沖最大寬度略大)，上限的數(shù)值一般由經(jīng)驗(yàn)值決定，當(dāng)計(jì)數(shù)滿之前，脈沖指示自動(dòng)置零，開(kāi)啟鎖存器輸入更新。但當(dāng)計(jì)數(shù)滿，脈沖指示還是高時(shí)，則復(fù)位脈沖指示，鎖存器重新關(guān)閉，輸出為第二次更新過(guò)的輸入值。參照附圖8，其為本發(fā)明短時(shí)脈沖消除裝置的基本流程圖。將信號(hào)輸入短時(shí)脈沖消除裝置后，
步驟801，將數(shù)據(jù)輸入通過(guò)一級(jí)高通濾波模塊，進(jìn)行高通濾波，去除信號(hào)絕對(duì)幅度的影
響；
步驟802，將通過(guò)步驟301處理后的信號(hào)進(jìn)行脈沖檢測(cè)，進(jìn)而輸出脈沖干擾指示，用以指示是否存在脈沖干擾；
步驟803，根據(jù)步驟302輸入的脈沖干擾指示，將原始數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行脈沖消除。參照附圖9，其為短時(shí)脈沖消除的具體步驟
步驟901，在數(shù)據(jù)輸入時(shí)，將其通過(guò)選擇器1，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)；
步驟902，然后將選擇器1的輸出輸入低通濾波器1，將低通濾波器1的輸出反饋到選擇器1 ；
步驟903，最后將原始輸入的數(shù)據(jù)減去低通濾波器1的輸出，從而得到進(jìn)行了高通濾波后的數(shù)據(jù)；
其中選擇器1根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器1的輸出，否則選擇原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。步驟904，將步驟903中的高通信號(hào)輸出取絕對(duì)值，使得信號(hào)的幅值均為正值； 步驟905，然后將信號(hào)通過(guò)選擇器2，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)
據(jù)；
步驟906，然后將選擇器2輸出的信號(hào)輸入低通濾波器2，并將低通濾波器2的輸出反饋到選擇器2 ；
步驟907，將低通濾波器2的輸出增加一個(gè)偏置，以調(diào)整信號(hào)，得到信號(hào)的最大值，如果信號(hào)幅度大于此值，都定義為脈沖；
步驟908，在調(diào)整器后面，增加了一個(gè)“取較大值”的流程，將剛剛得到的最大值與一個(gè)參考值相比較，取大的那個(gè)；
步驟909，將取過(guò)絕對(duì)值的信號(hào)與做過(guò)調(diào)整后的信號(hào)相比，若前者仍遠(yuǎn)大于后者，則將之視作短時(shí)脈沖干擾，輸出一個(gè)脈沖提示；
其中，選擇器2根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器2的輸出，否則選擇步驟去過(guò)絕對(duì)值的輸出的信號(hào)進(jìn)行輸出。步驟910，將原始數(shù)據(jù)輸入鎖存器；
步驟911，根據(jù)脈沖指示，鎖存器進(jìn)行輸出；正常情況下無(wú)脈沖提示，鎖存器打開(kāi)更新， 數(shù)據(jù)輸出即等于數(shù)據(jù)輸入；當(dāng)檢測(cè)到脈沖干擾后，鎖存器關(guān)閉更新，數(shù)據(jù)輸出取鎖存器關(guān)閉前得信號(hào)輸入值，即正常值；
步驟912，將鎖存器輸出與輸入鎖存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，如果檢測(cè)到脈沖干擾，則選擇鎖存器的輸出作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出；如果未檢測(cè)到脈沖干擾，則將輸入鎖存器的數(shù)據(jù)作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。按照本發(fā)明的方法進(jìn)行仿真，可得到以下仿真結(jié)果
利用調(diào)試傳感器時(shí)采集到的信號(hào)，對(duì)本發(fā)明提出的處理方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。由圖10 可以看出，采集到的原信號(hào)中，大部分信號(hào)是平穩(wěn)波動(dòng)的，但存在著若干處的大幅度短時(shí)脈
沖。針對(duì)這些干擾，運(yùn)用該發(fā)明中提出的方法進(jìn)行處理，值得提出的是，調(diào)整器中的參數(shù)β取
3倍的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差。從圖11可以看出，短時(shí)脈沖基本被消除干凈，由此可見(jiàn)，這個(gè)方法實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單， 實(shí)現(xiàn)方法對(duì)脈沖的形狀和保持時(shí)間不是特別的敏感，只對(duì)脈沖的幅度較為敏感，最重要的是，不需要預(yù)先設(shè)定門限值，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信號(hào)特征來(lái)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)門限值。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者光
1盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。 顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種短時(shí)脈沖干擾消除方法，其特征在于，該方法包含以下步驟將原始數(shù)據(jù)輸入通過(guò)一級(jí)高通濾波模塊，進(jìn)行高通濾波，去除信號(hào)絕對(duì)幅度的影響；將通過(guò)步驟1)處理后的信號(hào)進(jìn)行脈沖檢測(cè)，進(jìn)而輸出脈沖干擾指示，用以指示是否存在脈沖干擾；根據(jù)步驟2)輸入的脈沖干擾指示，將原始數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行脈沖消除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短時(shí)脈沖干擾消除方法，其特征在于所述步驟1)的具體步驟為11)在原始數(shù)據(jù)輸入時(shí)，將其通過(guò)選擇器1，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)；12)然后將選擇器1的輸出輸入低通濾波器1，將低通濾波器1的輸出反饋到選擇器1；13)最后將原始輸入的數(shù)據(jù)減去低通濾波器1的輸出，從而得到進(jìn)行了高通濾波后的數(shù)據(jù)；其中選擇器1根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器1的輸出，否則選擇原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的短時(shí)脈沖干擾消除方法，其特征在于所述步驟2)的具體步驟為21)將步驟1)中的高通信號(hào)輸出取絕對(duì)值，使得信號(hào)的幅值均為正值；22)然后將信號(hào)通過(guò)選擇器2，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)；23)然后將選擇器2輸出的信號(hào)輸入低通濾波器2，并將低通濾波器2的輸出反饋到選擇器2;24)將低通濾波器2的輸出的信號(hào)通過(guò)調(diào)整器，調(diào)整器將信號(hào)增加一個(gè)偏置，以調(diào)整信號(hào)，得到信號(hào)的最大值，如果信號(hào)幅度大于此值，都定義為脈沖；25)在調(diào)整器后面，進(jìn)行“取較大值”的步驟，即將步驟得到的最大值與一個(gè)參考值相比較，取較大的那個(gè)；26)將取過(guò)絕對(duì)值的信號(hào)與做過(guò)調(diào)整后的信號(hào)相比，若前者仍遠(yuǎn)大于后者，則將之視作短時(shí)脈沖干擾，輸出一個(gè)脈沖提示；其中，選擇器2根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器2的輸出，否則選擇步驟21)輸出的信號(hào)進(jìn)行輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的短時(shí)脈沖干擾消除方法，其特征在于步驟中所述偏置的值為3倍的低通濾波器2輸出的信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的短時(shí)脈沖干擾消除方法，其特征在于步驟25)所述參考值的選取從經(jīng)驗(yàn)積累中獲取。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的短時(shí)脈沖干擾消除方法，其特征在于31)將原始數(shù)據(jù)輸入鎖存器；32)根據(jù)脈沖指示，鎖存器進(jìn)行輸出；正常情況下無(wú)脈沖提示，鎖存器打開(kāi)更新，數(shù)據(jù)輸出即等于數(shù)據(jù)輸入；當(dāng)檢測(cè)到脈沖干擾后，鎖存器關(guān)閉更新，數(shù)據(jù)輸出取鎖存器關(guān)閉前的信號(hào)輸入值，即未受短時(shí)脈沖干擾的信號(hào)；33)將鎖存器輸出與輸入鎖存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，如果檢測(cè)到脈沖干擾，則選擇鎖存器的輸出作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出；如果未檢測(cè)到脈沖干擾，則將輸入鎖存器的數(shù)據(jù)作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
7.—種短時(shí)脈沖干擾消除的裝置，其特征在于該裝置包括一級(jí)高通濾波模塊、二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊和脈沖消除模塊；其中，一級(jí)高通濾波模塊，用于將數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行高通濾波，去除信號(hào)絕對(duì)幅度的影響； 二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊，用于將所述一級(jí)高通濾波模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行脈沖檢測(cè)，進(jìn)而輸出脈沖干擾指示，用以指示是否存在脈沖干擾；脈沖消除模塊，用于根據(jù)所述二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊輸出的脈沖干擾指示，將原始數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行脈沖消除。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短時(shí)脈沖干擾消除的裝置，其特征在于 所述一級(jí)高通濾波模塊包括選擇器1、低通濾波器1和減法器；選擇器1，接收數(shù)據(jù)輸入，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)； 低通濾波器1，連接至選擇器1，將選擇器1的輸出輸入低通濾波器1，將低通濾波器1 的輸出反饋到選擇器1 ；減法器，連接至低通濾波器1，將原始輸入的數(shù)據(jù)減去低通濾波器1的輸出，從而得到進(jìn)行了高通濾波后的數(shù)據(jù)；其中選擇器1根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器1的輸出，否則選擇原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的短時(shí)脈沖干擾消除方法，其特征在于所述二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊包括絕對(duì)值模塊、選擇器2、低通濾波器2、調(diào)整器、取最大值模塊和比較器；絕對(duì)值模塊，與一級(jí)高通濾波模塊相連，從一級(jí)高通濾波模塊輸出的信號(hào)輸出取絕對(duì)值，使得信號(hào)的幅值均為正值；選擇器2，與絕對(duì)值模塊相連，將絕對(duì)值模塊輸出的信號(hào)通過(guò)選擇器2，根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)；低通濾波器2，與選擇器2相連，將選擇器2輸出的信號(hào)輸入低通濾波器2，并將低通濾波器2的輸出反饋到選擇器2;調(diào)整器，連接至低通濾波器2，將低通濾波器2的輸出增加一個(gè)偏置，以調(diào)整信號(hào)，得到信號(hào)的最大值，如果信號(hào)幅度大于此值，都定義為脈沖；取較大值模塊，連接至調(diào)整器，從調(diào)整器中得到的最大值與一個(gè)參考值相比較，取大的那個(gè)；比較器，將取過(guò)絕對(duì)值的信號(hào)與調(diào)整器輸出的做過(guò)調(diào)整后的信號(hào)相比，若前者仍遠(yuǎn)大于后者，則將之視作短時(shí)脈沖干擾，輸出一個(gè)脈沖提示；其中，選擇器2根據(jù)是否檢測(cè)到短時(shí)脈沖的指示來(lái)選擇輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，如果有短時(shí)脈沖，則選擇低通濾波器2的輸出，否則絕對(duì)值模塊輸出的取過(guò)絕對(duì)值的信號(hào)進(jìn)行輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的短時(shí)脈沖干擾消除的裝置，其特征在于所述偏置的值為3 倍的低通濾波器2輸出的信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的短時(shí)脈沖干擾消除的裝置，其特征在于所述參考值的選取從經(jīng)驗(yàn)積累中獲取，獲取方法為觀察記錄原始數(shù)據(jù)的規(guī)律和特征，找出數(shù)據(jù)中脈沖干擾的普遍幅值。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的短時(shí)脈沖干擾消除的裝置，其特征在于 所述脈沖消除模塊包括鎖存器和選擇器3 ；鎖存器，連接至二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊，接收從二級(jí)脈沖檢測(cè)模塊的輸出信號(hào)；根據(jù)脈沖指示，鎖存器進(jìn)行輸出；正常情況下無(wú)脈沖提示，鎖存器打開(kāi)更新，數(shù)據(jù)輸出即等于數(shù)據(jù)輸入； 當(dāng)檢測(cè)到脈沖干擾后，鎖存器關(guān)閉更新，數(shù)據(jù)輸出取鎖存器關(guān)閉前得信號(hào)輸入值，即未受短時(shí)脈沖干擾的信號(hào)；選擇器3，連接至鎖存器，將鎖存器輸出與輸入鎖存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，如果檢測(cè)到脈沖干擾，則選擇鎖存器的輸出作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出；如果未檢測(cè)到脈沖干擾，則將輸入鎖存器的數(shù)據(jù)作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
全文摘要
本發(fā)明提出一種處理短時(shí)脈沖干擾的方法及裝置。該裝置包括高通濾波模塊、脈沖檢測(cè)模塊以及脈沖消除模塊。通過(guò)高通濾波去除信號(hào)絕對(duì)幅度的影響；脈沖檢測(cè)模塊對(duì)短時(shí)脈沖干擾進(jìn)行檢測(cè)，并輸出脈沖指示；脈沖消除模塊消除信號(hào)中的短時(shí)脈沖干擾；且高通濾波和脈沖干擾消除均根據(jù)脈沖指示進(jìn)行。該方法主要處理在時(shí)域進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)起來(lái)更簡(jiǎn)單，且對(duì)脈沖干擾消除很有效。
文檔編號(hào)H03K5/1252GK102420592SQ20111038159
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者樂(lè)東坡, 徐慶生, 王明萱, 袁德強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江網(wǎng)新技術(shù)有限公司