一种穿钢信道建模方法及装置与流程
本发明涉及穿钢通信技术领域，特别是指一种穿钢信道建模方法及装置。
背景技术：
穿透密闭容器(如：管道，压力罐，船舱等)的金属壁进行信号传输不能采用有线传输的方式。因为，有线传输需要在金属壁上钻孔以便让电缆线通过，而这样做不仅破坏了金属壁的完整性，而且破坏了容器的密闭性。传统的基于电磁波的无线传输(比如无线局域网，蜂窝通信和其他射频技术)同样无法应用于穿金属信号传输，这是由于金属壁的法拉第电磁屏蔽作用对电磁波的传输具有很强的抑制作用。由于超声波在固体中具有传播衰减小、可远距离传输的特性，因此可以利用超声波替代电磁波作为信息传输的载体，金属信道作为信息传输的媒介，实现金属信道内外数据的传输。压电换能器就是利用材料的压电效应实现能量转换的装置。压电换能器既可以作为发送设备，也可以作为接收设备。发送换能器能将电能转化成机械能，产生超声波，接收换能器将机械能转化为电能。此外，压电换能器传输能量的效率高且具备很好的与界面的耦合特性，因此是优先选择的器件。
在工业控制应用中，穿金属障碍物进行数字信息传输的需求日益增加，例如，海军舰艇上部署的射频传感和控制网络必须跨多个防水舱壁后保持连通性。这就促进了超声波通信的发展。对于使用超声波信号作为媒介穿过金属厚壁进行数据传输的方法，已有研究证明是可行的。近些年来，已经出现了一些穿过金属的超声波信号传输系统的设计。然而，还没有人提出准确的超声波穿钢信道数学模型。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种穿钢信道建模方法及装置，以解决现有技术所存在的没有准确的超声波穿钢信道数学模型的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种穿钢信道建模方法，包括：
获取穿钢信道的输入输出数据；
根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数。
进一步地，所述获取穿钢信道的输入输出数据包括：
在穿钢信道的发射端，获取发射脉冲；
在穿钢信道的接收端，获取穿钢信道瞬态响应。
进一步地，所述根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数包括：
从瞬态响应中提取主接收脉冲的波形；
将获取到的发射脉冲和提取的主接收脉冲分别作为估计主路径传递函数的输入-输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，得到主路径传递函数的系数矢量及时延。
进一步地，所述根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数还包括：
从瞬态响应中提取第一回波脉冲的波形；
将提取的主接收脉冲和第一回波脉冲分别作为估计回波路径传递函数的输入-输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，得到回波路径传递函数的系数矢量及时延。
进一步地，所述方法还包括：
根据瞬态响应中主接收脉冲最大峰值和第一回波脉冲最大峰值处之间的时间差估计主接收脉冲时延及穿钢信道往返延迟时间；
主路径传递函数的时延为主接收脉冲时延与采样周期的比值；
回波路径传递函数的时延为穿钢信道往返延迟时间与采样周期的比值。
本发明实施例还提供一种穿钢信道建模装置，包括：
获取模块，用于获取穿钢信道的输入输出数据；
建模模块，用于根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数。
进一步地，所述获取模块包括：
第一获取单元，用于在穿钢信道的发射端，获取发射脉冲；
第二获取单元，用于在穿钢信道的接收端，获取穿钢信道瞬态响应。
进一步地，所述建模模块包括：
第一提取单元，用于从瞬态响应中提取主接收脉冲的波形；
主路径建模单元，用于将获取到的发射脉冲和提取的主接收脉冲分别作为估计主路径传递函数的输入-输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，得到主路径传递函数的系数矢量及时延。
进一步地，所述建模模块还包括：
第二提取单元，用于从瞬态响应中提取第一回波脉冲的波形；
回波路径建模单元，用于将提取的主接收脉冲和第一回波脉冲分别作为估计回波路径传递函数的输入-输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，得到回波路径传递函数的系数矢量及时延。
进一步地，所述装置还包括：
根据瞬态响应中主接收脉冲最大峰值和第一回波脉冲最大峰值处之间的时间差估计主接收脉冲时延及穿钢信道往返延迟时间；
主路径传递函数的时延为主接收脉冲时延与采样周期的比值；
回波路径传递函数的时延为穿钢信道往返延迟时间与采样周期的比值。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过获取穿钢信道的输入输出数据；根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数。这样，通过系统辨识进行穿钢信道建模，不用考虑其内部结构，可以建立较准确的模型，从而真实反映出穿钢信道的特点，避免了实际搭建电路的风险性和代价。
附图说明
图1为本发明实施例提供的超声波通信系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的超声波穿钢信号传输装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的穿钢信道瞬态响应示意图；
图4为本发明实施例提供的穿钢信道子系统的组成示意图；
图5为本发明实施例提供的变换后的穿钢信道子系统的组成示意图；
图6为本发明实施例提供的穿钢信道的主要子系统和回波子系统的组成示意图；
图7为本发明实施例提供的发射脉冲示意图；
图8为本发明实施例提供的接收端穿钢信道脉冲瞬态响应示意图；
图9为本发明实施例提供的被标记后的接收端穿钢信道脉冲瞬态响应示意图；
图10为本发明实施例提供的发射脉冲和主接收脉冲示意图；
图11为本发明实施例提供的实际主接收脉冲和辨识主接收脉冲对比示意图；
图12为本发明实施例提供的主路径传递函数的阶跃响应示意图；
图13为本发明实施例提供的主路径传递函数的频率响应示意图；
图14为本发明实施例提供的第一回波脉冲和主接收脉冲示意图；
图15为本发明实施例提供的第一回波脉冲实际和仿真结果对比示意图；
图16为本发明实施例提供的回波路径传递函数的阶跃响应示意图；
图17为本发明实施例提供的回波路径传递函数的频率响应示意图；
图18为本发明实施例提供的矩形脉冲驱动simulink仿真模块图；
图19为本发明实施例提供的示波器接收波形图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的没有准确的超声波穿钢信道数学模型的问题，提供一种穿钢信道建模方法及装置。
为了更好地理解本发明，对穿钢信道的特性进行说明：
如图1所示为超声波通信系统的结构示意图，超声波通信系统包括：发送器、超声波发射换能器、金属板、超声波接收换能器、接收器。
如图2所示为超声波穿钢信号传输装置，所述超声波穿钢信号传输装置包括：脉冲发生器、穿钢信道及示波器；所述穿钢信道由超声波发射换能器、发射端耦合剂、金属板(如：钢板)、接收端耦合剂、超声波接收换能器五部分组成。钢板可以看做是各项同性的弹性介质，它是超声波的主要传输信道。两个超声波换能器(如：超声波传感器)对称放置在金属板的两侧，超声波传感器与金属板之间有一种特殊的耦合剂。脉冲发生器产生矩形脉冲，激励穿钢信道，钢板左侧的超声波发射换能器将电压信号转换成超声波信号，超声波穿过钢板后，到达接收端的超声波接收换能器，超声波接收换能器的功能与左侧的超声波发射换能器功能相反，将超声波信号转换成电压信号，最终通过示波器采集接收到波形。
用一个单位脉冲激励超声波穿钢信道，发现示波器除了接收到主接收脉冲，还有一系列紧随其后的回波脉冲，接收端接收的穿钢信道瞬态响应如图3所示。这些回波脉冲会对下一次的数据发射造成干扰，这就是符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)。ISI会严重影响穿钢信道的传输性能，在低数据速率传输(几十千符号/秒)时，回波衰减有充足的间隔，ISI可以忽略不计；在高数据速率时，脉冲间隔变紧凑，来自相邻脉冲的回波就会导致严重的ISI，如不进行修正，可能会导致符号间错误。
经分析发现造成ISI主要有反射和散射作用两方面的因素：
1)反射作用
当声波从一种介质传到另一种介质时(两个相邻穿钢信道层)，在两个介质的分界面上一部分声波被反射，另一部分透过界面，在介质中继续传播。反射与透射系数关系到能量的传输效率及衰减程度，两种介质的阻抗特性的匹配程度决定了反射与透射系数大小。
当超声波垂直射入金属板时，在两种介质界面处的反射系数Γ和透射系数T分别为式(1)和式(2)：
式中，Z1和Z2表示两个不同介质的特性声阻抗，需要注意的是材料的特性声阻抗Z是由材料的密度ρ和声音在材料中的纵向声速cs决定的，即：
Z＝ρcs (3)
当Z2≈Z1时，表示两种不同介质的声阻抗特性相近，阻抗匹配最佳，反射系数Γ≈0，透射系数T≈1，此时几乎没有反射，最大限度的减少了回波，超声波能量透射几乎达到100％，显然，这是不可能发生的。
当Z2>>Z1或Z2<<Z1时，反射系数Γ≈1，声波在界面上几乎发生全反射，此时就不能实现超声波穿钢通信。
2)散射作用
任何最终没有穿过穿钢信道的或者反射回信号源的信号能量，在声层以热量的形式散失或者从金属板中辐射出去。这种能量的泄露也被称作声束散射，这就是衍射的结果。
衍射现象导致了发射端的平面前向波近似变成了球面波(确切的说，波的形状是由波长λ相对于换能器的直径d而决定的)。因此，即使在阻抗完美的匹配下，发射的能量并不是全都入射到接收传感器的表面。当发射速率确定后，超声波的固有频率就确定了，从而波长就变得不可更改。此时，波阵面的形状由换能器的直径d和金属板厚度t的比值决定，当d/t>>1时，波形近似平面波；反之，波形近似球面波。
接着，对穿钢信道模型进行分析：
本发明实施例对穿钢信道模型的研究采用了黑箱建模法，穿钢信道模型相关参数的获取利用了系统辨识技术。
本发明实施例没有建立超声波发射换能器，钢板，耦合剂，超声波接收换能器各个模块的准确模型，而是首先将子系统经过变换，模拟为主接收脉冲和 回波脉冲的形式。
超声波穿钢信道是由五个组件级联而成的，包括：超声波发射换能器(Tt)，钢板，耦合剂和超声波接收换能器(Tr)，耦合剂主要影响了阻抗的匹配，体现为反射系数，故可分别认为常数kT和kR，如图4所示。钢板进一步分解为前向通路和反馈通路，分别用Bf和Br表示，这解释了在系统瞬态响应中观察到的回波。
由图4知，各个模块结构表示的穿钢信道传递函数为
根据线性假设，这个系统经变换后的穿钢信道组成形式如图5所示。这种表示形式由两个信号路径组成。主路径由超声波发射换能器，耦合剂，钢板前向通路和超声波接收换能器组成，回波路径是由从输出端穿过钢板反馈通路，再穿过钢板前向通路的反馈回路组成。回波路径解释了穿钢信道回波的形成。这种形式的传递函数和等式4是等价的，可以利用控制理论的知识直接验证得到。
为了方便，将图5中的模块分组为两个传递函数。P是主路径的传递函数，E是回波路径的传递函数。定义之后，等式4中的传递函数可以用等式5表示。
式中，P＝TtKTBfKRTr，E＝BrBf。
经简化后的穿钢信道框图如图6所示，将穿钢信道分为两个子系统，P表示输入的发射脉冲与主接收脉冲的联系，E表示连续的回波输出脉冲。
本发明实施例不对图4中的组件直接建模，而将在图6的子系统基础上建立穿钢信道的主路径传递函数和回波路径传递函数。
实施例一
本发明实施例提供的一种穿钢信道建模方法，包括：
获取穿钢信道的输入输出数据；
根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿 钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数。
本发明实施例所述的穿钢信道建模方法，通过获取穿钢信道的输入输出数据；根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数。这样，通过系统辨识进行穿钢信道建模，不用考虑其内部结构，可以建立较准确的模型，从而真实反映出穿钢信道的特点，避免了实际搭建电路的风险性和代价。
在前述穿钢信道建模方法的具体实施方式中，进一步地，所述获取穿钢信道的输入输出数据包括：
在穿钢信道的发射端，获取发射脉冲；
在穿钢信道的接收端，获取穿钢信道瞬态响应。
本发明实施例中，用一个与超声波发射换能器和超声波接收换能器谐振频率相匹配的矩形脉冲(发射脉冲)激励穿钢信道并记录接收端穿钢信道瞬态响应。具体的步骤包括：例如，穿钢信道可以使用APC841材料组成的一对半径为30mm、厚度为32μm的超声波发射换能器和超声波接收换能器，其中，所述超声波发射换能器和超声波接收换能器为压电换能器，用一个阶跃脉冲激励穿钢信道并测量得到该压电换能器的谐振频率为1MHz。所述压电换能器共轴放置在厚度为63.5mm的钢板两侧并且使用耦合剂附着在钢板上。在通用电路分析程序(pspice)软件中获得输入和输出信号，其中，输入信号为振幅为1V，脉宽为0.5μs的矩形脉冲(发射脉冲)，如图7所示。施加矩形脉冲激励后接收端穿钢信道瞬态响应如图8所示。
在前述穿钢信道建模方法的具体实施方式中，进一步地，所述根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数包括：
从瞬态响应中提取主接收脉冲的波形；
将获取到的发射脉冲和提取的主接收脉冲分别作为估计主路径传递函数的输入-输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，得到主路径传递函数的系数矢量及时延。
本发明实施例中，利用接收端穿钢信道瞬态响应数据和系统辨识技术来建 立主路径传递函数的模型。
本发明实施例中，穿钢信道的主路径由超声波发射换能器，耦合剂，钢板前向通路和超声波接收换能器串联而成，即P＝TtKTBfKRTr，通过系统辨识技术将整个主路径模拟为一个有理传递函数和一个纯延迟的级联，主路径传递函数可以表示为式(6)：
P(z)＝Pl(z)z-d (6)
式(6)中，Pl(z)为主路径传递函数的集总元件部分，解释了换能器和钢板频率可选择性的影响，而z-d说明了这些组件所产生的声延迟。Pl(z)可以表示为式(7)：
式(7)中，bP和aP为主路径传递函数的系数矢量，d为主路径传递函数的时延，MP和NP为主路径传递函数的阶次。
本发明实施例中，系统辨识方法使用的是线性系统辨识中的传递函数模型法，主路径传递函数P(z)与发射脉冲和接收端穿钢信道瞬态响应中的主接收脉冲有关，因此，可以根据发射脉冲和主接收脉冲来辨识主路径传递函数。
本发明实施例中，根据瞬态响应中主接收脉冲最大峰值和第一回波脉冲最大峰值处之间的时间差估计主接收脉冲时延及穿钢信道往返延迟时间。如图9所示，对于一个63.5mm厚的钢隔板的估计，并且用□符号标记峰值，每个最大峰值对应的时间分别为12μs，34μs，57μs，79μs，102μs，大概时间间隔为22μs，因此主接收脉冲时延为11μs，估计的穿钢信道往返延迟时间是22μs。这就得出了声在钢板中传播速度v为：
通过查阅资料，声波穿过钢板的速度大概为5800m/s左右，上面计算出的速度和理论上一致。通过寻找第一个峰值的左侧已衰减到零的点，在图9中用椭圆符号表示，就可以提取主接收脉冲和第一回波脉冲，进而用于估计主路径传递函数和回波路径传递函数。
本发明实施例中，通过系统辨识估计P(z)，如图10所示，从穿钢信道瞬态响应中提取出发射脉冲和主接收脉冲，并分别作为传递函数模型法的输入和输出，得到主路径传递函数的系数矢量bP和aP及时延d。
本发明实施例中，选取主路径传递函数模型的零极点参数及阶次不仅要使仿真模型和实际模型的拟合度较高，而且均方误差(Mean Squared Error,MSE)较小。同时，为了仿真模型的稳定性，所求主路径传递函数的极点在单位圆内，此外，组合阶次尽可能的小。在进行建模时,要求输入输出数据必须是平稳的、正态的、零均值的，因此必须对数据进行平稳化预处理，去除或提取趋势项，把测量的数据变成均值为零的平稳随机序列，按平稳过程进行分析建模。
本发明实施例中，假设系统辨识中采样周期T＝100ns，则采样频率为即10MHz，采样点数为200个。经过数据预处理后，由低阶到高阶反复确定主路径传递函数零极点的值，最终辨识得到的主路径传递函数阶次为MP＝2,NP＝7，主路径传递函数的时延为其主路径传递函数为：
本发明实施例中，实际主接收脉冲和辨识主接收脉冲辨识的拟合度为88.23％，MSE值为3.118×10-7，且传递函数极点均在单位圆内，辨识结果对比如图11所示，由图12可知，拟合效果很好。主路径传递函数的阶跃响应如图12所示，阶跃响应在很短的时间内衰减到稳定状态。主路径的传递函数频率响应如图13所示，在接近10MHz处，传递函数的幅值达到最大。
在matlab中使用系统辨识工具箱的具体操作如下，首先打开系统辨识工具箱，导入输入输出数据，然后选择传递函数模型法进行估计，传递函数模型界面打开后，输入传递函数零极点，选取采样周期(T＝100ns)，I/O延迟输入估计的值，利用估计选项设置频率范围、初始条件及迭代，最后估计传递函数。估计完成后，系统会自动生成图形及传递函数的表达式。经过反复试验，最终确定合适的传递函数。
在前述穿钢信道建模方法的具体实施方式中，进一步地，所述根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数还包括：
从瞬态响应中提取第一回波脉冲的波形；
将提取的主接收脉冲和第一回波脉冲分别作为估计回波路径传递函数的输入-输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，得到回波路径传递函数的系数矢量及时延。
本发明实施例中，利用接收端穿钢信道瞬态响应数据和系统辨识技术来建立回波路径传递函数的模型。
本发明实施例中，图6中的E(z)解释了超声波穿钢信道瞬态响应的回波部分。该部分包括钢板前向和反馈通路，模拟了钢板材料的散射作用，声信号穿过钢板的时延和来自钢板正面与背面的信号反射作用。正如主路径传递函数模型一样，回波路径传递函数模型也模拟为一个有理传递函数和延迟单元的级联。按照用于模拟主路径的相同的步骤，假设回波路径是一个有理传递函数和一个理想延迟的级联，回波路径传递函数可以表示为式(8)：
E(z)＝El(z)z-r (8)
式(8)中，El(z)模拟了钢板的频率选择性的影响，z-r解释了穿钢信道往返声波延迟。El(z)的形式与主路径的传递函数形式相似，可以表示为式(9)：
式(9)中，bE和aE为回波路径传递函数的系数矢量，r为回波路径传递函数的时延，ME和NE为回波路径传递函数的阶次。
本发明实施例中，回波路径传递函数E(z)表示了连续回波之间的关系。例如，图8中的第一个回波是主接收脉冲穿过回波路径传递函数E(z)而产生的，第二个回波是第一个回波穿过相同的回波路径传递函数而产生的。
本发明实施例中，系统辨识方法使用的是线性系统辨识中的传递函数模型法，通过提取主接收脉冲和第一回波脉冲数据获得用于估计E(z)的输入-输出数据，并用这些数据作为估计E(z)的的输入和输出数据，得到回波路径传递函 数的系数矢量bE和aE及时延r。提取的主接收脉冲和第一回波脉冲如图14所示，为了清晰度已经移去了两条曲线之间的时延。
本发明实施例中，估计得到的穿钢信道往返延迟时间是22μs，根据主接收脉冲和第一回波脉冲数据辨识回波路径传递函数。由低阶到高阶反复确定回波路径传递函数零极点的值，最终辨识所得的回波路径传递函数阶次为ME＝3,NE＝4，采样时延为其回波路径传递函数为：
本发明实施例中，第一回波脉冲实际和仿真波形辨识的拟合度为89.66％，MSE值为9.423×10-8，且传递函数极点均在单位圆内，系统稳定，辨识结果对比如图15所示，拟合效果很好。回波路径传递函数的阶跃响应如图16所示，阶跃响应在很短的时间内衰减到稳定状态。回波路径的传递函数频率响应如图17所示，在接近10MHz处，传递函数的幅值达到最大。
本发明实施例中，为验证建立的主路径传递函数和回波路径传递函数的准确性，在simulink中搭建模块进行仿真，如图18所示。其中Integer Delay2为主接收脉冲时延，Integer Delay1为回波脉冲时延，Pulse Generrator1是幅值为1的矩形脉冲，Discrete Transfer Fcn为主接收脉冲传递函数：
Discrete Transfer Fcn1为回波路径传递函数为：
输入矩形脉冲后，示波器中获得的脉冲响应波形图，如图19所示，主接收脉冲后跟随一系列回波脉冲，很好的模拟了前面所提到的脉冲瞬态响应。
本发明实施例中的穿钢信道作为信号传输系统必不可少的组成部分，对穿钢信道的研究是信号传输系统研究的基础。本发明实施例采取仿真的方法模拟真实的系统，研究穿钢信道本身的特性，进而建立系统的仿真模型，避免了实 际搭建电路的风险性和代价。通过对超声波发射换能器-耦合剂-钢板-耦合剂-超声波接收换能器组成的穿钢信道的建模并确定模型的相关参数，逼近真实的物理系统。从而为改进系统的性能，实现更大的传输效率提供思路和方法。且通过仿真发现利用系统辨识进行穿钢信道建模，不用考虑其内部结构，可以建立较准确的模型，从而真实反映出穿钢信道的特点。
实施例二
本发明还提供一种穿钢信道建模装置的具体实施方式，由于本发明提供的穿钢信道建模装置与前述穿钢信道建模方法的具体实施方式相对应，该穿钢信道建模装置可以通过执行上述方法具体实施方式中的流程步骤来实现本发明的目的，因此上述穿钢信道建模方法具体实施方式中的解释说明，也适用于本发明提供的穿钢信道建模装置的具体实施方式，在本发明以下的具体实施方式中将不再赘述。
本发明实施例还提供一种穿钢信道建模装置，包括：
获取模块，用于获取穿钢信道的输入输出数据；
建模模块，用于根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数。
本发明实施例所述的穿钢信道建模装置，通过获取穿钢信道的输入输出数据；根据所述输入输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，建立穿钢信道的传递函数模型并确定所述传递函数模型的参数。这样，通过系统辨识进行穿钢信道建模，不用考虑其内部结构，可以建立较准确的模型，从而真实反映出穿钢信道的特点，避免了实际搭建电路的风险性和代价。
在前述穿钢信道建模装置的具体实施方式中，进一步地，所述获取模块包括：
第一获取单元，用于在穿钢信道的发射端，获取发射脉冲；
第二获取单元，用于在穿钢信道的接收端，获取穿钢信道瞬态响应。
在前述穿钢信道建模装置的具体实施方式中，进一步地，所述建模模块包括：
第一提取单元，用于从瞬态响应中提取主接收脉冲的波形；
主路径建模单元，用于将获取到的发射脉冲和提取的主接收脉冲分别作为估计主路径传递函数的输入-输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，得到主路径传递函数的系数矢量及时延。
在前述穿钢信道建模装置的具体实施方式中，进一步地，所述建模模块还包括：
第二提取单元，用于从瞬态响应中提取第一回波脉冲的波形；
回波路径建模单元，用于将提取的主接收脉冲和第一回波脉冲分别作为估计回波路径传递函数的输入-输出数据，通过线性系统辨识中的传递函数模型法，得到回波路径传递函数的系数矢量及时延。
在前述穿钢信道建模装置的具体实施方式中，进一步地，所述装置还包括：
根据瞬态响应中主接收脉冲最大峰值和第一回波脉冲最大峰值处之间的时间差估计主接收脉冲时延及穿钢信道往返延迟时间；
主路径传递函数的时延为主接收脉冲时延与采样周期的比值；
回波路径传递函数的时延为穿钢信道往返延迟时间与采样周期的比值。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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