一种基于相关辨识的噪声处理系统及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于相关辨识的噪声处理系统，包括：第一信号产生模块、第一直流干扰抑制模块、第一工频干扰抑制模块、第一暂态干扰模块、第一系统相关辨识模块、第二暂态干扰抑制模块、第一低频、高频干扰抑制模块、第一缓慢干扰抑制模块、第一随机干扰抑制模块和第一大地辨识系统。本发明对相关辨识所产生的各类噪声进行抑制，可以得到很好的辨识结果，具有节约人力、操作简单、抑制噪声效果良好的性能。
【专利说明】
-种基于相关辨识的噪声处理系统及其方法
技术领域
[0001] 本发明设及勘探仪器领域，尤其设及一种基于相关辨识的噪声处理系统及其方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着地下介质探测系统的发展，在勘探过程、信号处理过程中产生的各类 噪声对相关辨识的结果有很大的阻碍，何继善院±提出的双频激电法中采用50化电力线干 扰和带限白噪声来抑制噪声干扰，反映了 一定的抗噪声能力。
[0003] 在相关辨识过程中，发送端的自然电位和电极化差异等引起的直流干扰，50Hz工 业电流及其谐波引起的工频干扰，由于系统不稳定产生的暂态过程干扰，接收端低、高频干 扰，由被测系统元件特性产生的缓慢漂移干扰;系统辨识过程中由于溫度漂移、电极化等随 机噪声干扰，都对最后得到辨识的结果有着很大的影响。因此，找到一种可W同时抑制相关 辨识中产生的各类噪声的辨识系统是非常必要的。
【发明内容】
[0004] 为克服了现有技术的不足，本发明提供一种基于相关辨识的噪声处理系统及其方 法，使用不同的噪声抑制方法抑制相关辨识过程中产生的各类噪声干扰，提高了辨识精度。
[0005] 本发明的技术解决方案为:一种基于相关辨识的噪声处理系统，包括:第一信号产 生模块、第一直流干扰抑制模块、第一工频干扰抑制模块、第一暂态干扰模块、第一系统相 关辨识模块、第二暂态干扰抑制模块、第一低频、高频干扰抑制模块、第一缓慢干扰抑制模 块、第一随机干扰抑制模块和第一大地辨识系统，其中第一直流干扰抑制模块、第一工频干 扰抑制模块、第一暂态干扰模块、第二暂态干扰抑制模块、第一低频、高频干扰抑制模块、第 一缓慢干扰模块和第一随机干扰抑制模块属于噪声处理部分;所述第一信号产生模块与第 一直流干扰抑制模块、工频干扰抑制模块、第一暂态干扰抑制模块和第一随机干扰抑制模 块相连，第一直流干扰抑制模块、工频干扰抑制模块、第一暂态干扰抑制模块和第一随机干 扰抑制模块再与第一系统相关辨识模块相连，第一系统相关辨识模块与第二暂态干扰模块 相连;第二暂态干扰模块与第一低频、高频干扰抑制模块、第一缓慢干扰抑制模块相连;第 一低频、高频干扰抑制模块和第一缓慢干扰抑制模块与第一大地辨识系统相连；
[0006] 所述第一信号产生模块与第一直流偏置量算子单元、第一比较m序列周期与工频 噪声信号周期单元、第一周期截取单元和第一序列周期数算子单元相连。第一信号产生模 块连接的第一直流干扰抑制模块依次通过第一直流偏置量算子单元和第一零频去干扰单 元与第一系统相关辨识模块相连:第一直流偏置量算子单元计算直流噪声干扰产生的直流 偏置量e(f)，经过第一零频去干扰单元对零频结果计算是减去计算所得的直流偏置量e(f) 运样，就消除了信号传输过程中的直流干扰；
[0007] 所述第一工频干扰抑制模块包括第一比较m序列周期与工频噪声信号周期单元、 第一比较单元和第一逆重复m序列周期算子单元。第一比较m序列周期与工频信号周期单元 与第一信号产生模块相连和第一比较单元相连，第一逆重复m序列周期算子单元与第一系 统相关辨识模块相连。第一比较m序列周期与工频噪声信号周期单元对m序列周期T工频噪 声信号周期To进行比较，将比较后的结果存储在第一比较单元，通过输入逆重复m序列消除 工频干扰，根据第一比较单元中的比较结果通过第一逆重复m序列周期算子单元计算输入 的逆重复m序列的周期r，从而在一定程度上抑制了工频信号在系统辨识过程中的干扰； [000引所述第一暂态干扰抑制模块包括第一周期截取单元。第一周期截取单元和第一信 号产生模块与第一系统相关辨识模块相连。第一周期截取单元经过预扰动即从第二个周期 开始计算来减小发送端暂态过程中产生的噪声干扰；
[0009] 所述第一随机干扰抑制模块包括第一序列周期数算子单元。第一序列周期数算子 单元与第一信号产生模块和第一系统相关辨识模块相连。第一序列周期数算子单元通过增 大系统输入序列的周期数对随机噪声进行抑制；
[0010] 所述第一系统相关辨识模块与第一零频去干扰单元、第一逆重复m序列周期算子 单元、第一周期截取单元和第一序列周期数算子单元相连。第一系统相关辨识模块从第一 直流干扰抑制模块、第一工频干扰抑制模块、第一暂态干扰抑制模块和第一随机干扰抑制 模块中接收到消除了直流噪声、工频噪声、暂态噪声和随机噪声的信号，信号通过第一系统 相关辨识模块进行相关辨识处理后，向接收端发送；
[0011] 所述第二暂态干扰抑制模块包括第一周期截取单元。第一周期截取单元和第一系 统相关辨识模块与第一频带判断单元和第一检测内部系统特性单元相连。第二周期截取单 元经过预扰动即从第二个周期开始计算来减小接收端暂态过程中产生的噪声干扰；
[0012] 第一低频、高频干扰抑制模块包括第一频带判断单元、第一带通滤波器频带算子 单元和第一计算单元。第一频带判断单元分别和第二周期截取单元、第一带通滤波器频带 算子单元相连。第一计算单元和第一带通滤波器频带算子单元与第一大地辨识系统相连。 第一频带判断单元对是否已知被测系统频带进行判断后经过第一带通滤波器算子单元对 不同的判断结果用不同的方法对带通滤波器的频带进行计算，然后将计算结果存储在第一 计算单元，运样，通过带通滤波器对系统传输中产生的不同于系统频带的低频、高频噪声进 行过滤，从而抑制低频、高频对大地系统辨识结果的干扰；
[oou]第一缓慢干扰抑制模块包括第一检测内部系统特性单元和第一加权平均单元。第 一检测内部系统特性单元分别和第二周期截取单元和第一加权平均单元相连。第一加权平 均单元和第一大地辨识系统相连。第一检测内部系统特性单元检测输出端的系统内部特性 经过第一加权平均单元对输出端信号进行加权平均，结果最终存储在第一大地辨识系统。
[0014] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0015] (1)在相关辨识系统中，由于直流噪声只影响辨识结果为零频的直流分量，通过推 导可对计算零频结果时减去所得偏置量W消除干扰。
[0016] (2)相关辨识的噪声处理系统所发送的信号为m序列，在对工频噪声进行抑制的时 候，利用逆重复m序列一周期内具有奇函数的特性来消除干扰，就使得工频噪声得到充分的 抑制，所W得到的结果相对比较准确。
[0017] (3)在相关辨识系统中，产生的暂态干扰通过预扰动进行抑制，低、高频干扰通过 带通滤波器抑制，缓慢漂移干扰通过加权平均的方法抑制，随机干扰通过增加逆重复m序列 的周期数进行抑制。
[0018] (4)本发明适用于大地、固体、流体介质的系统辨识的噪声处理，主要用于相关辨 识。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明一种基于相关辨识的噪声处理系统的组成框图；
[0020] 图2为本发明的一个具体实施示例的方法流程图。
【具体实施方式】
[0021] 如图1所示，本发明一种相关辨识的噪声处理系统，包括:第一信号产生模块1、第 一直流干扰抑制模块2、第一工频干扰抑制模块3、第一暂态干扰模块4、第一系统相关辨识 模块5、第二暂态干扰抑制模块6、第一低频、高频干扰抑制模块7、第一缓慢干扰抑制模块8、 第一随机干扰抑制模块9和第一大地辨识系统10,其中第一直流干扰抑制模块2、第一工频 干扰抑制模块3、第一暂态干扰模块4、第二暂态干扰抑制模块6、第一低频、高频干扰抑制模 块7、第一缓慢干扰模块8和第一随机干扰抑制模块9属于噪声处理部分;所述第一信号产生 模块1与第一直流干扰抑制模块2、工频干扰抑制模块3、第一暂态干扰抑制模块4和第一随 机干扰抑制模块9相连，第一直流干扰抑制模块2、工频干扰抑制模块3、第一暂态干扰抑制 模块4和第一随机干扰抑制模块9再与第一系统相关辨识模块5相连，第一系统相关辨识模 块5与第二暂态干扰模块6相连;第二暂态干扰模块6与第一低频、高频干扰抑制模块7、第一 缓慢干扰抑制模块8相连;第一低频、高频干扰抑制模块巧日第一缓慢干扰抑制模块8与第一 大地辨识系统10相连；
[0022] 所述第一信号产生模块1与第一直流偏置量算子单元21、第一比较m序列周期与工 频噪声信号周期单元31、第一周期截取单元41和第一序列周期数算子单元91相连。第一信 号产生模块1连接的第一直流干扰抑制模块2依次通过第一直流偏置量算子单元21和第一 零频去干扰单元22与第一系统相关辨识模块5相连:第一直流偏置量算子单元21计算直流 噪声干扰产生的直流偏置量e(f)，经过第一零频去干扰单元22对零频结果计算是减去计算 所得的直流偏置量ε (f)运样，就消除了信号传输过程中的直流干扰；
[0023] 所述第一工频干扰抑制模块3包括第一比较m序列周期与工频噪声信号周期单元 31、第一比较单元32和第一逆重复m序列周期算子单元33。第一比较m序列周期与工频信号 周期单元31与第一信号产生模块1相连和第一比较单元32相连，第一逆重复m序列周期算子 单元33与第一系统相关辨识模块5相连。第一比较m序列周期与工频噪声信号周期单元31对 m序列周期T工频噪声信号周期To进行比较，将比较后的结果存储在第一比较单元32,通过 输入逆重复m序列消除工频干扰，根据第一比较单元32中的比较结果通过第一逆重复m序列 周期算子单元33计算输入的逆重复m序列的周期r，从而在一定程度上抑制了工频信号在 系统辨识过程中的干扰；
[0024] 所述第一暂态干扰抑制模块4包括第一周期截取单元41。第一周期截取单元41和 第一信号产生模块1与第一系统相关辨识模块5相连。第一周期截取单元41经过预扰动即从 第二个周期开始计算来减小发送端暂态过程中产生的噪声干扰；
[0025] 所述第一随机干扰抑制模块9包括第一序列周期数算子单元91。第一序列周期数 算子单元91与第一信号产生模块1和第一系统相关辨识模块5相连。第一序列周期数算子单 元91通过增大系统输入序列的周期数对随机噪声进行抑制；
[0026] 所述第一系统相关辨识模块5与第一零频去干扰单元22、第一逆重复m序列周期算 子单元33、第一周期截取单元41和第一序列周期数算子单元91相连。第一系统相关辨识模 块5从第一直流干扰抑制模块2、第一工频干扰抑制模块3、第一暂态干扰抑制模块4和第一 随机干扰抑制模块9中接收到消除了直流噪声、工频噪声、暂态噪声和随机噪声的信号，信 号通过第一系统相关辨识模块5进行相关辨识处理后，向接收端发送；
[0027] 所述第二暂态干扰抑制模块6包括第一周期截取单元61。第一周期截取单元61和 第一系统相关辨识模块5与第一频带判断单元71和第一检测内部系统特性单元81相连。第 二周期截取单元61经过预扰动即从第二个周期开始计算来减小接收端暂态过程中产生的 噪声干扰；
[0028] 第一低频、高频干扰抑制模块7包括第一频带判断单元71、第一带通滤波器频带算 子单元72和第一计算单元73。第一频带判断单元71分别和第二周期截取单元61、第一带通 滤波器频带算子单元72相连。第一计算单元73和第一带通滤波器频带算子单元62与第一大 地辨识系统10相连。第一频带判断单元71对是否已知被测系统频带进行判断后经过第一带 通滤波器算子单元72对不同的判断结果用不同的方法对带通滤波器的频带进行计算，然后 将计算结果存储在第一计算单元73,运样，通过带通滤波器对系统传输中产生的不同于系 统频带的低频、高频噪声进行过滤，从而抑制低频、高频对大地系统辨识结果的干扰；
[0029] 第一缓慢干扰抑制模块8包括第一检测内部系统特性单元81和第一加权平均单元 82。第一检测内部系统特性单元81分别和第二周期截取单元61和第一加权平均单元82相 连。第一加权平均单元82和第一大地辨识系统10相连。第一检测内部系统特性单元81检测 输出端的系统内部特性经过第一加权平均单元82对输出端信号进行加权平均，结果最终存 储在第一大地辨识系统10。
[0030] 所述信号产生模块1的m序列的参数设置默认为:码片宽度取0.001s，幅度为IV，阶 数选择14阶(即Ν=2Μ-1 = 16383)。序列周期数算子单元91周期数为12。
[0031 ]下面通过实施例对本发明一种基于相关辨识的噪声处理方法再进一步详细说明；
[0032] 如图2所示：
[0033] 步骤201:首先，将仪器与电源(蓄电池等)连接好，按下开关，启动仪器，给仪器上 电；
[0034] 步骤202:仪器通电之后，，仪器将在后台执行系统初始化操作，例如检查自身的元 器件情况是否正常，判断环境参数是否正常，检查电池电量等等，并等待用户输入信号；
[0035] 步骤203:系统施加预扰动，通过截取掉第一周期的辨识后的信号，选用系统处于 强制稳定状态的第二、Ξ等周期；
[0036] 步骤204:抑制直流噪声，计算输入信号的直流偏置e(f):
[0037] 计算公式为e( ω )=化n( ω )/化L( ω )，得出结果为e(f) = CN/a。其中自相关化L( ω ) 描述的是发送信号的统计特性，互相关化η( ω )描述的是输入信号和接收信号直流噪声信号 之间的相似程度，C为直流噪声(常数），N为输入信号长度，a为电平值；
[0038] 步骤205:对零频计算结果时减去由步骤204计算所得的直流偏置，来消除直流噪 声的干扰；
[0039] 步骤J01:对工频噪声进行抑制，如运输的缆车供电电源等山矿人类活动所产生的 工频噪声。判断输入信号是否大于工频噪声信号，如果是，那么仪器将执行步骤206，否则， 仪器将执行步骤207;
[0040] 步骤206:根据公式TV2=KT0计算逆重复m序列的周期：
[0041] 表示当输入的逆重复m序列信号L(t)的半周期TV2为工频干扰信号周期To的整数 倍即寸，L(t)与工频干扰信号d(t)中的直流量的一次至(Q-1)次谐波的互相关函数等于0;
[0042] 步骤207:根据公式Το = (Τ计算逆重复m序列的周期：
[0043] 表示当输入的逆重复m序列信号L(t)在To内共有Q个周期时，L(t)与工频干扰信号 d(t)中的直流量的一次至(Q-1)次谐波的互相关函数等于0;
[0044] 步骤208:在完成步骤206和步骤207之后，仪器进入步骤208，对处理后的信号进行 相关辨识；
[0045] 步骤209:对系统施加预扰动，通过截取掉第一周期的输入信号，选用系统处于强 制稳定状态的第二、Ξ等周期；
[0046] 步骤J02:判断是否存在缓慢漂移干扰，如果是，那么仪器将执行步骤210,否则，仪 器将执行步骤J03;
[0047] 步骤210:检测到由于电机轴偏屯、、电动机所带负载力矩不平衡等被测系统内部的 原件特性产生的随机漂移干扰，通过加权平均的方法消除缓慢随机干扰：
[004引随机漂移干扰用多项式近似可W表示为：p(t)=ao+ait+a2t2+· · ·+artT，其中 ao，ai，a2, · · ·，ar及r由漂移性质决定，然后将0~（r+2)T区间内的系统输出u(t)W半周 期T分为0~Τ，Τ~2T，...，iT~。+1)1'，...，（叶1)1'~(叶2)1'共片+2)个区间，对应每个区间的 系统输出z(t)=L(t)*h(t)+p(t)，L(t)为输入的逆重复m序列，乘W加权平均系数Κι;
[0049]公式为；
[(Κ)加]
[0051] 选择合适的Ki使K〇p(t)-Kip(t巧)+· · ·+Kr+i(-l)"ip[t+(r+l)T] =0;
[0052] 步骤J03:判断是否已知被测频带，如果是，那么仪器将执行步骤211，否则，仪器将 执行步骤212;
[0053] 步骤211:根据公式计算计算带通滤波器频带f:
[0054] 系统频带最低频率打截止频率扣；
[0055] 步骤212:根据公式计算计算带通滤波器频带f:
[0056] fc/N《f《0.45fc(fc = l/A t);
[0057] 步骤213:通过带通滤波器，消除与被测系统频带不相重合的噪声干扰影响：
[005引步骤214:数据导出的操作；用户在此步骤中，将可W操作仪器将数据导出，供用户 后期进行数据处理与深度分析；
[0059] 步骤215:完成数据导出的操作之后，仪器的一次去噪任务完成;下一次去噪时，可 W重复W上的步骤；
[0060] 实施例1
[0061] 利用本发明对地下介质的进行检测，来得到辨识度较高的待测大地的系统函数。 待测系统就是代指大地的系统函数，我们设定待测系统为sys_^n=11.5e-5tsin(8.化），大 地对信号的作用可W等效为卷积的过程。根据待测系统计算出要发送的m序列的参数:如果 我们所需m序列的截止频率至少为300Hz，取1000化，采样率为1000化，因此m序列的码片宽 度取0.001s，幅度为IV，阶数选择14阶（即N= 2^-1 = 16383)。设置系统直流噪声为5V，计算 所得直流偏置量为ε (f) = CN/a = 204.5;工频噪声为1V，占空比50 %，频率为0.0977甜Z的方 波。
[0062] 本发明采用了模拟滤波和数字滤波结合的方式，为避免输入噪声使得放大器饱 和，整个系统输入端使用了化化的模拟的二阶有源低通滤波器，截取了有用频率，衰减和压 制无用频率来抑制噪声，达到提高信噪比的目的。在对工频干扰进行处理时，对50化的工频 滤波采用了RC二阶有源滤波器进行模拟带陷滤波，使得噪声在工频处得到有效的抑制，然 后在数据处理时，采用50化带陷数字滤波的方式，进一步改善滤波效果。传统的只用模拟滤 波方式滤波效果不理想，只用数字滤波容易使进入放大器的信号饱和而滤除有用信号。本 发明结合了数字滤波与模拟滤波的方式，使得最终的噪声得到极大的抑制，同时较好的保 留了有用信号。
[0063] 本发明对系统噪声的处理主要体现在对相关辨识中常数的各种噪声进行抑制，来 减小噪声对辨识的影响。包括对直流干扰、工频干扰、暂态干扰、缓慢干扰、随机干扰和低 频、高频干扰的降噪处理:通过计算偏置量抑制直流干扰;使用逆重复m序列减小工频干扰； 通过截取第二周期的信号进行预扰动来消除暂态干扰;通过增大逆重复m序列的周期来减 小系统中的随机干扰;通过加权平均的方法来抑制由被测系统内部特性产生的缓慢干扰； 通过判断是否已知被测系统频带来计算带通滤波器的频带，使用带通滤波器消除与被测系 统频带不相重合的噪声干扰。
[0064] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0065] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于相关辨识的噪声处理系统，其特征在于包括： 第一信号产生模块（1)、第一直流干扰抑制模块(2)、第一工频干扰抑制模块(3)、第一 暂态干扰模块(4)、第一系统相关辨识模块(5)、第二暂态干扰抑制模块(6)、第一低频、高频 干扰抑制模块(7)、第一缓慢干扰抑制模块(8)、第一随机干扰抑制模块(9)和第一大地辨识 系统(10); 其中第一直流干扰抑制模块(2)、第一工频干扰抑制模块(3)、第一暂态干扰模块(4)、 第二暂态干扰抑制模块(6)、第一低频、高频干扰抑制模块(7)、第一缓慢干扰模块(8)和第 一随机干扰抑制模块(9)属于噪声处理部分； 所述第一信号产生模块(1)分别与第一直流干扰抑制模块(2)、工频干扰抑制模块(3)、 第一暂态干扰抑制模块(4)和第一随机干扰抑制模块(9)相连，第一直流干扰抑制模块(2)、 工频干扰抑制模块(3)、第一暂态干扰抑制模块(4)和第一随机干扰抑制模块(9)分别与第 一系统相关辨识模块(5)相连;第一系统相关辨识模块(5)与第二暂态干扰模块(6)相连;第 二暂态干扰模块(6)分别与第一低频、高频干扰抑制模块(7)、第一缓慢干扰抑制模块(8)相 连;第一低频、高频干扰抑制模块(7)和第一缓慢干扰抑制模块(8)分别与第一大地辨识系 统（10)相连。2. 如权利要求1所述的基于相关辨识的噪声处理系统，其特征在于包括： 第一直流干扰抑制模块(2)包括第一直流偏置量算子单元(21)和第一零频去干扰单元 (22); 所述第一工频干扰抑制模块（3)包括第一比较m序列周期与工频噪声信号周期单元 (31 )、第一比较单元(32)和第一逆重复m序列周期算子单元(33); 所述第一暂态干扰抑制模块(4)包括第一周期截取单元(41); 所述第二暂态干扰抑制模块(6)包括第二周期截取单元(61); 第一低频、高频干扰抑制模块(7)包括第一频带判断单元(71)、第一带通滤波器频带算 子单元(72)和第一计算单元(73); 第一缓慢干扰抑制模块(8)包括第一检测内部系统特性单元(81)和第一加权平均单元 (82); 所述第一随机干扰抑制模块(9)包括第一序列周期数算子单元(91); 所述第一信号产生模块（1)分别与第一直流偏置量算子单元(21)、第一比较m序列周期 与工频噪声信号周期单元(31)、第一周期截取单元(41)和第一序列周期数算子单元(91)相 连;第一信号产生模块（1)连接的第一直流干扰抑制模块(2)依次通过第一直流偏置量算子 单元(21)和第一零频去干扰单元(22)与第一系统相关辨识模块(5)相连:第一直流偏置量 算子单元(21)计算直流噪声干扰产生的直流偏置量e(f)，经过第一零频去干扰单元(22)对 零频结果计算减去计算所得的直流偏置量Kf)，以消除信号传输过程中的直流干扰； 第一比较m序列周期与工频信号周期单元(31)分别与第一信号产生模块（1)和第一比 较单元(32)相连，第一逆重复m序列周期算子单元(33)与第一系统相关辨识模块(5)相连； 第一比较m序列周期与工频噪声信号周期单元(31)将m序列的周期T与工频噪声信号周期To 进行比较，将比较后的结果存储在第一比较单元（32)，通过输入逆重复m序列消除工频干 扰，根据第一比较单元(32)中的比较结果通过第一逆重复m序列周期算子单元(33)计算输 入的逆重复m序列的周期I"，以抑制工频信号在系统辨识过程中的干扰； 第一周期截取单元(41)分别与第一信号产生模块（1)和第一系统相关辨识模块(5)相 连;第一周期截取单元(41)通过预扰动减小发送端暂态过程中产生的噪声干扰； 第一序列周期数算子单元(91)分别与第一信号产生模块（1)和第一系统相关辨识模块 (5)相连;第一序列周期数算子单元(91)用于通过增大系统输入序列的周期数对随机噪声 进行抑制； 所述第一系统相关辨识模块(5)分别与第一零频去干扰单元(22)、第一逆重复m序列周 期算子单元(33)、第一周期截取单元(41)和第一序列周期数算子单元(91)相连;第一系统 相关辨识模块(5)从第一直流干扰抑制模块(2)、第一工频干扰抑制模块(3)、第一暂态干扰 抑制模块(4)和第一随机干扰抑制模块(9)中接收到消除了直流噪声、工频噪声、暂态噪声 和随机噪声的信号，所述消除了直流噪声、工频噪声、暂态噪声和随机噪声的信号通过第一 系统相关辨识模块(5)进行相关辨识处理后，向接收端发送； 第二周期截取单元(61)分别与第一系统相关辨识模块(5)与第一频带判断单元(71)和 第一检测内部系统特性单元(81)相连;第二周期截取单元(61)通过过预扰动减小接收端暂 态过程中产生的噪声干扰； 第一频带判断单元(71)分别和第二周期截取单元(61)、第一带通滤波器频带算子单元 (72)相连;第一计算单元(73)和第一带通滤波器频带算子单元(72)与第一大地辨识系统 (10)相连;第一频带判断单元(71)用于判断被测系统频带是否已知;第一带通滤波器算子 单元(72)用于根据不同的判断结果使用不同的方法对带通滤波器的频带进行计算，然后将 计算结果存储在第一计算单元(73);以通过带通滤波器对系统传输中产生的不同于系统频 带的低频、高频噪声进行过滤，抑制低频、高频对大地系统辨识结果的干扰； 第一检测内部系统特性单元(81)分别与第二周期截取单元(61)和第一加权平均单元 (82)相连;第一加权平均单元(82)和第一大地辨识系统（10)相连;第一检测内部系统特性 单元(81)检测输出端的系统内部特性经过第一加权平均单元(82)对输出端信号进行加权 平均，结果最终存储在第一大地辨识系统（10)。3.根据权利要求2所述的基于相关辨识的噪声处理系统，其特征在于： 抑制相关辨识中的各类噪声提高相关系统辨识的辨识结果，所述第一直流干扰抑制模 块(2)、第一工频干扰抑制模块(3)、第一暂态干扰模块(4)和第一随机干扰模块(9)属于发 送端噪声处理部分； 第二暂态干扰抑制模块(6)、第一低频、高频干扰抑制模块(7)和第一缓慢干扰模块(8) 属于接收端噪声处理部分； 第一直流干扰抑制模块(2 )、第一工频干扰抑制模块(3 )、第一暂态干扰模块(4 )、第二 暂态干扰抑制模块(6)、第一低频、高频干扰抑制模块(7)、第一缓慢干扰模块(8)和第一随 机干扰抑制模块(9)在抑制噪声干扰的时候具体实现过程如下： 在发送端，通过第一直流干扰抑制模块(2)抑制直流噪声，输入信号经过第一零频偏置 量算子单元(21)计算直流偏置量e(f)，计算公式为ε( ω )=RLn( ω )/RLL( ω )，得出结果为ε (f) =CN/a;其中自相关RLL( ω )描述的是发送信号的统计特性，互相关RLn( ω )描述的是输 入信号和接收信号直流噪声信号之间的相似程度，C为直流噪声(常数），N为输入信号长度， a为电平值，然后通过第一零频去干扰单元(22)对零频结果计算是减去直流偏置，消除直流 噪声干扰； 通过第一工频抑制模块（3)对工频噪声进行抑制，通过输入逆重复m序列抑制工频干 扰;第一比较m序列与工频噪声信号周期单元(31)用于将输入信号周期T与工频噪声信号周 期To进行比较，比较结果存放在第一比较单元(32)中，若m序列周期〈工频噪声信号周期To， 则通过第一逆重复m序列周期算子单元（33)计算输入的逆重复m序列周期f，公式为T〇 = QT'，表示当输入的逆重复m序列信号L(t)在To内共有Q个周期时，L(t)与工频干扰信号d(t) 中的直流量的一次至(Q-1)次谐波的互相关函数等于0;若m序列周期〉工频噪声信号周期 To,则第一逆重复m序列周期算子单元(33)计算输入的逆重复m序列周期f的公式为:f/2 = KT〇,表示当输入的逆重复m序列信号L(t)的半周期?"/2为工频干扰信号周期To的整数倍K 时，L(t)与工频干扰信号d(t)中的直流量的一次至(Q-1)次谐波的互相关函数等于0; 第一暂态干扰抑制模块(4)对系统施加预扰动，通过第一周期截取单元(41)截取掉第 一周期的信号，选用系统处于强制稳定状态的第二、三等周期； 第一随机干扰抑制模块(9)通过第一序列周期数算子单元(91)增加辨识的序列周期数 抑制随机噪声干扰； 在输出端，第二暂态干扰抑制模块(6)对系统施加预扰动，通过第二周期截取单元(61) 截取掉第一周期的信号，选用系统处于强制稳定状态的第二、三等周期； 第一频带判断单元(71)判断频带是否是已知被测系统频带，若已知被测系统频带，则 通过第一带通滤波器算子单元(72)计算带通滤波器频带f:系统频带最低频率截止 频率fH，并将计算结果放入第一计算单元(73);若未知被测系统频带，则通过第一带通滤波 器算子单元(72)计算带通滤波器频带;^;^/1'1彡￡彡0.45;^(;^=1/八1：)，并将计算结果放入 第一计算单元(73); 第一缓慢漂移干扰已知模块(8)通过第一检测内部系统特性单元(81)用于检测被测系 统内部的原件特性导致的随机漂移干扰；随机漂移干扰表示为…+ art%其中ao，ai，a2,…，ar及r由漂移性质决定，然后通过第一加权平均单元(82)将0~(r+2) T区间内的系统输出u(t)以半周期T分为0~T，T~2T，'"，iT~（i+l)T，'"，（r+l)T~(r+2)T 共(r+2)个区间，对应每个区间的系统输出z(t)(z(t)=L(t)*h(t)+p(t)，L(t)为输入的逆 重复m序列)乘以加权平均系数Ki，公式为：选择合适的 Ki 使 K〇p(t)-Kip(t+T)+~+Kr+i(-l)r+1p[t+(r+l)T]=0。4. 根据权利要求3所述的基于相关辨识的噪声处理系统，其特征在于： 在相关辨识中，对于发送端产生的直流干扰通过在零频处减去直流偏置量的方法抑 制，工频干扰通过对改变逆重复m序列周期f的方法进行抑制，暂态干扰通过预扰动进行抑 制;接收端产生的低、高频干扰通过带通滤波器抑制，缓慢漂移干扰通过加权平均的方法抑 制;辨识过程中产生的随机干扰通过增加逆重复m序列的周期数进行抑制。5. 根据权利要求1-4任一所述的基于相关辨识的噪声处理系统，其特征在于:第一信号 产生模块（1)的m序列的参数设置默认为:码片宽度取0.001s，幅度为IV，阶数选择14阶（即N =214-1 = 16383)，第一序列周期数算子单元(91)周期数为12。6. 根据权利要求1-5任一所述的基于相关辨识的噪声处理系统的噪声处理方法， 步骤201:上电； 步骤202:系统初始化操作； 步骤203:施加预扰动，通过截取掉第一周期的辨识后的信号，处于强制稳定状态的第 二、三等周期； 步骤204:抑制直流噪声，计算输入信号的直流偏置ε (f): 计算公式为ε( ω ) = RLn( ω )/RLL( ω )，得出结果为e(f)=CN/a;其中自相关RLL( ω )描述 的是发送信号的统计特性，互相关RLn( ω )描述的是输入信号和接收信号直流噪声信号之间 的相似程度，C为直流噪声(常数），N为输入信号长度，a为电平值； 步骤205:对零频计算结果时减去由步骤204计算所得的直流偏置，来消除直流噪声的 干扰； 步骤J01:对工频噪声进行抑制;判断输入信号是否大于工频噪声信号，如果是，执行步 骤206，否则，仪器将执行步骤207; 步骤206:根据公式f /2 = KTo计算逆重复m序列的周期： 表示当输入的逆重复m序列信号L(t)的半周期?"/2为工频干扰信号周期To的整数倍K 时，L(t)与工频干扰信号d(t)中的直流量的一次至(Q-1)次谐波的互相关函数等于0; 步骤207:根据公式ToiQT'计算逆重复m序列的周期： 表示当输入的逆重复m序列信号L(t)在To内共有Q个周期时，L(t)与工频干扰信号d(t) 中的直流量的一次至(Q-1)次谐波的互相关函数等于0; 步骤208:对处理后的信号进行相关辨识； 步骤209:施加预扰动，通过截取掉第一周期的输入信号，选用系统处于强制稳定状态 的第二、三等周期； 步骤J02:判断是否存在缓慢漂移干扰，如果是，执行步骤210，否则，执行步骤J03; 步骤210:检测被测系统内部的原件特性产生的随机漂移干扰，通过加权平均的方法消 除缓慢随机干扰： 随机漂移干扰用多项式近似可以表示为：p(t) = ao+ait+a2t2 +…其中ao，ai， a2,…，ar及r由漂移性质决定，然后将0~(r+2)T区间内的系统输出u(t)以半周期T分为0~ Τ，Τ~2Τ，···，?Τ~（i+l)IV-，（r+l)T~(r+2)T共(r+2)个区间，对应每个区间的系统输出ζ (t)=L(t)*h(t)+p(t)，L(t)为输入的逆重复m序列，乘以加权平均系数Ki; 公式为：选择合适的 Ki 使 K〇p(t)-Kip(t+T)+~+Kr+i(-l)r+1p[t+(r+l)T]=0; 步骤J03:判断是否已知被测频带，如果是，执行步骤211，否则，执行步骤212; 步骤211:根据公式计算计算带通滤波器频带f: 系统频带最低频率Kf截止频率fH; 步骤212:根据公式计算计算带通滤波器频带f: fc/N^f .45fc(fc= 1/ A t)； 步骤213:通过带通滤波器，消除与被测系统频带不相重合的噪声干扰影响： 步骤214:数据导出； 步骤215:完成。
【文档编号】H04L25/06GK106059684SQ201610556867
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】李梅, 甄晓丹, 仇立山, 郝凯学
【申请人】中国地质大学（北京）