一种任意波形失真度的确定方法技术

一种任意波形失真度的确定方法，实现步骤如下：（1）采样获取已知模型的任意波形；（2）采用相同的采样速率采样已知模型，并使用非线性最小二乘拟合算法搜寻“对准”实际获得的采样波形，获得“对准”的模型采样序列；（3）根据搜寻得到“对准”的模型采样序列获得被测采样序列的最优期望曲线；（4）根据获得的被测任意波形采样序列及其最优期望曲线计算得到被测任意波形的失真度。本发明专利技术具有运算量小、对测试过程要求低，即不要求精确的整周期采样等，易于实现，能够大幅提高测量的准确度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，实现步骤如下：（1）采样获取已知模型的任意波形；（2）采用相同的采样速率采样已知模型，并使用非线性最小二乘拟合算法搜寻“对准”实际获得的采样波形，获得“对准”的模型采样序列；（3）根据搜寻得到“对准”的模型采样序列获得被测采样序列的最优期望曲线；（4）根据获得的被测任意波形采样序列及其最优期望曲线计算得到被测任意波形的失真度。本专利技术具有运算量小、对测试过程要求低，即不要求精确的整周期采样等，易于实现，能够大幅提高测量的准确度。【专利说明】
本专利技术涉及，属于信号处理和测试
，主要应用于对复杂(任意)测试信号质量的评价。
技术介绍
在波形测量中，实际获取的信号的质量，亦即实际信号与原始信号(或期望的信号)的一致性，是首先被关注的问题，否则测量结果的可信性将受到质疑。通常，对于“简单的”波形，二者的一致性通常使用这些波形的典型参数来描述，例如波形的幅度、频率、时间或相位偏移、幅度偏移等；更进一步地，包括波形的“面积”(如有效值)、统计特性等参数。但对于复杂波形来说(例如一般意义上的“任意波形”)，上述的参数可能并不具有“典型”意义(例如噪声的幅度)，或者无法进行定义(例如噪声的频率)，抑或不具有计量校准的唯一性意义(例如具有相同有效值的两个波形不能推断两个波形一致)。从人们的主观感受出发，波形的“失真度”可以反映两个波形之间不一致的程度，反映被测信号中“无用”或“有害”信号的大小，从而反映信号的品质。通常，人们定义了正弦波形的失真度指标，用来衡量其谐波分量的大小；在某些文献中，脉冲信号的失真也被定义和提及。而对于其他波形，特别是一般形式的任意波形，为了表征测量波形与原始波形的一致性，人们也尝试定义了相应的失真度指标。从概念的角度而言，后者涵盖了前二者。对于一般形式(任意)波形失真度的测量，在JJF1152-2006《任意波发生器校准规范》中给出了一种测量方法，但该方法步骤较为繁琐，需要进行时频域转换计算过程，从而必将由于整周期采样等问题带来相应的分析误差。而在其他的文献中，暂时还没有看到有关内容的介绍。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题:克服现有技术的不足，提供，具有运算量小、对测试过程要求低(不要求精确的整周期采样等)、易于实现等特点，能够大幅提高测量的准确度。本专利技术技术解决方案:，实现步骤如下:(I)使用波形获取设备采样获得被测任意波形(模型已知)采样序列；(2)使用相同的采样速率采样已知模型，并使用非线性最小二乘拟合搜寻算法，使其采样获得的采样序列与实际获得的被测任意波形采样序列(在时间域上)“对准”;(3)根据搜寻得到的“对准”的模型采样序列获得被测任意波形采样序列的最优期望曲线；(4)根据获得的被测任意波形采样序列及其最优期望曲线计算得到被测任意波形的失真度。所述步骤(2)具体实现如下:(21)使用与实际获取任意波形时相同的采样速率采集任意波形的模型，获得与被测波形采样序列时间一致的模型的采样序列；(22)计算二者之间最小二乘意义下的残差平方根；(23)通过时间延迟(在时域上平移模型)，在被测任意波形一个周期的时间内，重复上述过程，找到最小残差平方根所对应的平移模型曲线。所述步骤(3)具体实现如下:(31)在最小二乘意义下，根据上述获得的平移模型曲线，通过幅度缩放与直流偏置，获得与实测任意波形最佳的拟合曲线(最优期望曲线)。所述步骤(4)具体计算过程实现如下:(41)根据任意波形失真度的定义，计算获得的被测任意波形数据的(总体)失真度；(42)由于上述计算的(总体)失真度中包含了波形获取设备引入的误差，因此修正掉该误差，即得到被测任意波形的失真度。本专利技术与现有技术相比的优点在于:(I)经过理论推导，可以使用简便的方法，通过波形非线性拟合，得到被测任意波形的最佳拟合波形，从而得出被测波形的失真度。(2)由于本专利技术使用时域计算就能完成整个测量过程，对数据采样没有整周期或者同步的要求，可以完全避免频谱分析方法所固有的栅栏效应或频谱泄露带来的测量误差问题，从而使所有采集到的数据均得到有效利用，同时也提高了测量的准确度。(3)本专利技术因避免了繁琐的频域计算与时频域转换过程，而且步骤简单易行，甚至在目前的技术条件下，使用普通的个人计算机就能够达到实时测量的程度。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实现流程图；图2为典型的正常心电图；图3实验验证的实际采样任意波形序列与拟合序列。【具体实施方式】任意波形(总)失真度的定义为:周期信号实际波形与其最优期望波形间残差的有效值和最优期望波形交流分量有效值之比。即，对于周期为T的已知信号X (t)，其实际波形函数为 Y (t)，存在 G、Q、tQ e R，且 f (t) =G.X (t-t0) +Q,使得:【权利要求】1.，其特征在于实现步骤如下: (1)使用波形获取设备采样获得被测任意波形采样序列，所述任意波形的模型已知； (2)使用相同的采样速率采样任意波形的已知模型，并使用非线性最小二乘拟合搜寻算法，使采样获得的采样序列与实际获得的被测任意波形采样序列在时间域上“对准”，得至IJ “对准”的模型采样序列； (3)根据搜寻得到的“对准”的模型采样序列获得被测任意波形采样序列的最优期望曲线.(4)根据获得的被测任意波形采样序列及其最优期望曲线计算得到被测任意波形的失真度。2.根据权利要求1所述的任意波形失真度的确定方法，其特征在于:所述步骤(2)具体实现如下: (21)使用与实际获取任意波形时相同的采样速率采集任意波形的模型，获得与被测波形采样序列时间长度一致的模型的采样序列； (22)计算二者之间最小二乘意义下的残差平方根； (23)通过时间延迟，即在时域上平移模型，在被测任意波形一个周期的时间内，重复上述过程，找到最小残差平方根所对应的平移模型曲线。3.根据权利要求1所述的任意波形失真度的确定方法，其特征在于:所述步骤(3)具体实现如下: (31)在最小二乘意义下，根据上述获得的平移模型曲线，通过幅度缩放与直流偏置，获得与实测任意波形最佳的拟合曲线，即最优期望曲线。4.根据权利要求1所述的任意波形失真度的确定方法，其特征在于:所述步骤(4)具体计算过程实现如下: (41)根据任意波形失真度的定义，计算获得的被测任意波形数据的总体失真度； (42)上述计算的总体失真度中包含了波形获取设备引入的误差，修正掉该误差，即得到被测任意波形的失真度。【文档编号】G01R29/00GK103823120SQ201410086501【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日 【专利技术者】孙璟宇, 王中宇, 梁志国 申请人:北京航空航天大学, 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种任意波形失真度的确定方法，其特征在于实现步骤如下：（1）使用波形获取设备采样获得被测任意波形采样序列，所述任意波形的模型已知；（2）使用相同的采样速率采样任意波形的已知模型，并使用非线性最小二乘拟合搜寻算法，使采样获得的采样序列与实际获得的被测任意波形采样序列在时间域上“对准”，得到“对准”的模型采样序列；（3）根据搜寻得到的“对准”的模型采样序列获得被测任意波形采样序列的最优期望曲线；（4）根据获得的被测任意波形采样序列及其最优期望曲线计算得到被测任意波形的失真度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙璟宇，王中宇，梁志国，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11