雪深超声回波信号的自适应滤波建模方法

发布时间：2024-03-04 01:48

　　针对现阶段获取积雪数据准确度不高的问题,根据超声回波信号特征并结合建模方法和现代数字信号处理技术,提出一种积雪超声回波信号的自适应滤波建模方法,利用包络检波算法和曲线拟合对回波信号包络中的确定性信号进行拟合并结合自适应滤波算法,在误差信号的反馈下通过迭代使输入信号逼近参考信号,改变输入信号幅值和频率也可以稳定地收敛。通过这种方法可以合成积雪回波信号,准确描述雪盖的层理结构,有效地降低了噪声干扰,拟合匹配度得到提高。

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【部分图文】：

图1单输入自适应线性组合器

自适应滤波器可以分为两种类型有限脉冲响应(FiniteImpulseResponse,FIR)滤波器和无限脉冲响应(InfiniteImpulseResponse,IIR)滤波器。但IIR数字滤波器与FIR相比,稳定性差,算法复杂度高且实现困难,所以论文采用的FIR数....

图2原始回波信号

本实验是利用STM32F407产生频率为40Khz的PWM(PulseWidthModulation)波,再经过乙类推挽功率放大电路和滤波电路产生40kHz的正弦波。将探头固定在离地一段距离的位置正对地面并在地上铺上一层积雪,考虑到探头开角的问题,积雪的面积和厚度尽可能大。当....

图3回波信号局部放大

STM32负责采样的引脚工作电压范围是0-3.3V,外围电路在把回波信号输入到引脚之前会将电压整体抬高以满足STM32引脚的工作要求,然后对采样得到的序列作零均值化处理。由于积雪距离探头比较近,采样点数比较多,导致目标回波信号峰值比较靠前,需要拟合的数据如图3所示:进行数次实验采....

图4拟合曲线

进行数次实验采集多组数据,对目标信号进行相消去噪。高斯噪声与目标信号的差值会随着叠加次数增加而变大。对叠加后的信号数据取算术平均,同时把明显偏离的孤点剔除,通过这种方式可以初步把高斯噪声对建模的影响尽可能降低。然后对信号进行包络检波,提取低频信号分量对其拟合。根据包络变化的大致趋....

本文编号：3918697