一种无线无源声表面波传感器的超分辨率测量方法技术

本发明专利技术公开了一种无线无源声表面波传感器的超分辨率测量方法，包括以下步骤：步骤一：接收回波信号，将回波信号均等划分为若干子信号，提取有用子信号，并甄别接收信号是否收到干扰，若有干扰，则重新接收回波信号，无干扰，则进入步骤二；步骤二：建立数学模型，利用凸优化，对有用子信号进行频率估计；步骤三：利用概率论的原理，确定回波信号的频率，完成超分辨率测量。本发明专利技术通过分析回波信号的时频特性，能有效隔离被干扰的声表面波回波信号，并利用凸优化恢复信号主频中丢失的细节，实现超分辨率的频率测量，有效解决了由于回波信号能量小导致无线无源声表面波传感器测量精度较低的问题，并大大提高的测量距离与精度。

A Super Resolution Measurement Method for Wireless Passive Surface Acoustic Wave Sensors

The invention discloses a super-resolution measurement method for a wireless passive surface acoustic wave sensor, which includes the following steps: first, receiving the echo signal, dividing the echo signal equally into several sub-signals, extracting useful sub-signals, and distinguishing whether the received signal receives interference or not, and if there is interference, re-receiving the echo signal, without interference, then proceeding to step two; Establish a mathematical model and use convex optimization to estimate the frequency of useful sub-signals. Step 3: Use the principle of probability theory to determine the frequency of echo signal and complete super-resolution measurement. By analyzing the time-frequency characteristics of the echo signal, the invention can effectively isolate the interfered SAW echo signal, and utilize convex optimization to recover the lost details in the main frequency of the signal, so as to realize the super-resolution frequency measurement, effectively solve the problem of low measurement accuracy of the wireless passive SAW sensor caused by the small energy of the echo signal, and greatly improve the measurement distance and accuracy. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种无线无源声表面波传感器的超分辨率测量方法
本专利技术涉及一种无线无源声表面波传感器的超分辨率测量方法。
技术介绍
谐振型无线无源声表面波传感器与传统传感器相比，它无需供能，体积小，耐用性强，且能实现更远的无线传感测量。但正因为谐振型声表面波传感器不具备任何数据采集和处理能力，只能被动的反射查询脉冲信号，其测量精度由频率估计算法和硬件(传感器和阅读器)条件共同决。在提高无线无源谐振型声表面波传感器测量精度方面，研究者们大多是从优化传感器的结构和基底材料，降低传感器的插损、增加传感器Q值、提高阅读器灵敏度、增强阅读器噪声性能等方面入手来提高测量精度。在频率估计算法上，无线无源声表面波传感器仍普遍使用傅里叶变换(FT)方法求取回波信号频率。但FT方法的频率分辨率极大受制于回波信号的时长，并且FT方法相当于功率谱估计的周期图法，本身存在频率估计标准差性能较差(结果起伏剧烈)的缺点，这都束缚了声表面波传感器的测量精度。鉴于FT方法存在的缺点，研究人员将目光投向了基于参数模型的现代谱估计方法，以提高传感器的测量精度。代表性的有：Kalnin通过数值模拟研究了将基于参数模型的频率估计算法用于求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线无源声表面波传感器的超分辨率测量方法，包括以下步骤：步骤一：接收回波信号，将回波信号均等划分为若干子信号，提取有用子信号，并甄别接收信号是否收到干扰，若有干扰，则重新接收回波信号，无干扰，则进入步骤二；步骤二：建立数学模型，利用凸优化，对有用子信号进行频率估计；步骤三：利用概率论的原理，确定回波信号的频率，完成超分辨率测量。

【技术特征摘要】
1.一种无线无源声表面波传感器的超分辨率测量方法，包括以下步骤：步骤一：接收回波信号，将回波信号均等划分为若干子信号，提取有用子信号，并甄别接收信号是否收到干扰，若有干扰，则重新接收回波信号，无干扰，则进入步骤二；步骤二：建立数学模型，利用凸优化，对有用子信号进行频率估计；步骤三：利用概率论的原理，确定回波信号的频率，完成超分辨率测量。2.根据权利要求1所述的无线无源声表面波传感器的超分辨率测量方法，其特征在于，所述步骤一的具体步骤为：1‐1)接收最新的回波信号样本，将回波信号X均等分为20份子信号X1,X2,...,X19,X20，求出每份子信号的标准差，将X1的标准差σ1作为标准，且令j＝0，N＝0；1‐2)令j＝j+1，判断j<21是否成立，若j<21成立，则继续判断σj≥0.707σ1是否成立，σj表示第j份子信号Xj的标准差，若σj≥0.707σ1成立，则N＝N+1，记录nN＝j，nN表示第N个有用子信号的位置，第N个有用子信号X′N＝Xj,并返回步骤1‐2)，若σj≥0.707σ1不成立，则直接返回步骤1‐2)；若j<21不成立，则执行步骤1‐3)；1‐3)令q＝2，执行步骤1‐4)；1‐4)判断N≥2是否成立，是，则执行步骤1‐5)；否，则做出信号接收不正常的判断，并返回步骤1‐1)；1‐5)若q≤N，判断nq＝nq-1+1是否成立，若成立，则令q＝q+1，返回步骤1‐5)，不成立，则做出回波信号受到干扰的判断，并返回步骤1‐1)；若q>N，则令m＝1，并执行步骤二。3.根据权利要求2所述的无线无源声表面波传感器的超分辨率测量方法，其特征在于，所述步骤1‐1)中，回波信号X均等分后若存在多余样本点时，则将多余样本点直接去掉。4.根据权利要求2所述的无线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伯权，郭佳佳，罗治民，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43