山東大學門少杰獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉山東大學申請的專利一種改進型多普勒信號處理方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120254807B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510714715.1,技術領域涉及:G01S7/48;該發明授權一種改進型多普勒信號處理方法及系統是由門少杰;玉秋媛;白鈺嬋;劉兆軍;劉博涵設計研發完成,并于2025-05-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種改進型多普勒信號處理方法及系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種改進型多普勒信號處理方法及系統,屬于多普勒信號處理技術領域,包括以下步驟:步驟S1、采集信號及預處理:采集原始多普勒信號并進行滑動平均濾波;步驟S2、時頻分析:采用海明窗函數、改進型小波閾值去噪并結合短時傅里葉變換對濾波后的多普勒信號進行時域分析,獲得運動頻譜圖;步驟S3、特征提?。翰捎孟柌刈儞Q計算真實包絡并結合基于包絡分析的尋峰函數遍歷運動頻譜圖中的數據,以提取峰值點;步驟S4、判斷輸出:篩選滿足峰值高度閾值條件的峰值點,并輸出峰值點及其位置坐標。采用本發明實現了更優的信號提取效果以及可視化測速,有效實現了信號的分離與提取,顯著提升了信號處理的精度與可靠性。
本發明授權一種改進型多普勒信號處理方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種改進型多普勒信號處理方法,其特征在于:包括以下步驟: 步驟S1、采集信號及預處理:采集原始多普勒信號并進行滑動平均濾波; 步驟S1具體包括: 步驟S11、設定采樣率為200MHz,采集原始多普勒信號并輸入; 步驟S12、設定窗長為9,對輸入的原始多普勒信號進行滑動平均濾波,此過程在保留信號趨勢特性的同時抑制隨機噪聲,滑動平均濾波的輸出的表達式為: (1); 其中,表示時間序列中的當前時刻,取值范圍是,為信號長度,為移動平均濾波器的長度,移動平均濾波器計算時刻的當前點及前面個點的平均值作為濾波后的信號值,為平均系數,為輸入信號,是求和運算中的索引變量且,通過改變值,依次選取輸入信號值中不同時刻的值進行累加; 步驟S2、時頻分析:采用海明窗函數、改進型小波閾值去噪并結合短時傅里葉變換對濾波后的多普勒信號進行時域分析,獲得運動頻譜圖; 步驟S2具體包括: 步驟S21、采用海明窗函數對濾波后的多普勒信號進行處理,抑制多普勒信號的邊緣效應,海明窗函數的定義如下: (2); 其中,為當前采樣點的序號,取值范圍是,為海明窗函數的長度; 步驟S22、采用改進型小波閾值去噪對經步驟S21處理后得到的多普勒信號進行動態去噪,通過小波的多尺度分解能力,分離經步驟S21處理后得到的多普勒信號中的不同頻率成分,改進型小波閾值去噪函數的公式如下: (3); 其中,為輸出信號,為輸入信號,為輸入信號的絕對值,為定義的符號函數,根據輸入信號的正負來確定輸出信號的符號,是閾值,與是調整參數,控制收縮強度,影響輸出信號的壓縮幅度,控制平滑性,影響信號在過渡區域的調整; 步驟S23、對經步驟S22處理后得到的多普勒信號進行分段加窗并施加短時傅里葉變換,對多普勒信號的時頻特性進行分析,捕捉多普勒信號隨時間變化的頻率特性,得到原始頻譜,使用窗函數加窗的公式為: (4); 其中,為信號序列,代表輸入信號在當前時刻的取值,為窗函數在信號序列上的起始位置標識,表示對輸入信號進行分段加窗,為信號序列加窗表達式,為每段信號序列的長度; 短時傅里葉變換用來捕捉非平穩信號和突變信號,表達式為: (5); 其中,表示短時傅里葉變換的結果,為當前時刻,是區分信號序列的奇偶分段計算的索引參數,為窗函數在信號序列上的起始位置,為頻率索引,用于確定頻率位置,為信號長度,為關于的奇數序列點變換,為關于的偶數序列點變換; 步驟S24、利用基于底譜校正的頻譜優化方法對原始頻譜進行處理; 步驟S241、采集不含運動物體信息的靜態頻譜作為底譜; 步驟S242、將底譜與包含運動信息的動態頻譜進行差值運算,獲得真實運動頻譜圖的公式如下: (6); 步驟S3、特征提?。翰捎孟柌刈儞Q計算真實包絡并結合基于包絡分析的尋峰函數遍歷運動頻譜圖中的數據,以提取峰值點; 步驟S3具體包括: 步驟S31、短時傅里葉變換后,真實運動頻譜圖中的第一個頻率點對應的值為0,表示為,以去除多普勒信號的直流分量; 步驟S32、利用希爾伯特變換對去除直流分量的多普勒信號進行計算,希爾伯特變換的系數為,為頻率變量,用于確定的取值,當時,頻域信號中的負頻率向前移動相位,當時,頻域信號中的正頻率向后移動相位,以獲得復數信號,再對獲得的復數信號取模,以獲得頻域信號的真實包絡,的取值情況公式如下: (7); 式中,為虛數單位; 步驟S33、設定峰值高度閾值,通過尋峰函數遍歷整個真實運動頻譜數據,判斷每個數據是否滿足峰值高度閾值條件,滿足峰值高度閾值條件的數據為峰值點,設定峰值高度閾值的方法為:對計算的真實包絡取絕對值,在取絕對值后的真實包絡數據中,大于其他所有數據的包絡值的0.5倍設為峰值高度閾值,利用峰值高度閾值篩選峰值點的公式為: (8); 其中,表示峰值高度閾值;表示真實包絡信號,是絕對值函數的縮寫,表示對真實包絡信號取絕對值; 尋峰函數的輸出值為,公式如下: (9); 為真實運動頻譜數據的索引,在遍歷整個真實運動頻譜數據過程中,依次指向每一個數據點,為頻譜數據在點時的取值,和是的相鄰數據點,當輸出為1時,點是峰值點,輸出為0時,點不是峰值點; 步驟S4、判斷輸出:篩選滿足峰值高度閾值條件的峰值點,并輸出峰值點及其位置坐標。
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