微弱光信号的极值检测及滤波算法研究

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2018.01.001

山东科学 ›› 2018, Vol. 31 ›› Issue (1): 1-.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2018.01.001

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微弱光信号的极值检测及滤波算法研究

张晓楠，陈杰，高皜，蔡玉龙，刘杰，李正宝*

齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东青岛 266001

收稿日期:2017-09-22 出版日期:2018-02-20 发布日期:2018-02-20
通信作者: 李正宝(1981—)，男，博士，副研究员，研究方向为海底观测网、海洋环境监测技术。E-mail：zhengbaoli@126.com E-mail:zhengbaoli@126.com
作者简介:张晓楠（1990—），女，硕士，助理研究员，研究方向为海底观测网、海洋仪器。E-mail：zhangxiaonan_1990@126.com
基金资助:
国家自然科学基金（61379128）；国家高技术研究发展计划（863计划）（2013AA09A411）

Research on extremum detection and filtering algorithm of weak light signal

ZHANG Xiao-nan,CHEN Jie, GAO Hao, CAI Yu-long, LIU Jie, LI Zheng-bao*

Institute of Oceanographic Instrumentation，Qilu University of Technology(Shandong Academy of Sciences),Qingdao 266001,China

Received:2017-09-22 Online:2018-02-20 Published:2018-02-20

摘要/Abstract

摘要：

为有效提高微弱光电信号极值检测的精度，通过分析被测信号的变化规律，提出了高精度目标信号极值检测滤波算法，探讨了在理想条件和强干扰条件下的信号检测解决方法。该算法以改进的动态阈值法获得极值初始数据集，通过基于中值数绝对偏差的滑动滤波和加权平均滤波法相结合的方式对采集值进行滤波处理，最终获得信号的极值。实验结果表明，该算法测量结果和实际值相吻合，最小平均相对误差控制在0.1%左右，满足精度要求,测量精度及稳定性高于传统方法。该研究对不同波形微弱信号的高精度极值检测提供了参考依据。

关键词: 信息光学, 幅值测量, 滤波, L*MAD准则, 微弱信号检测

Abstract:

In order to effectively improve the accuracy of extreme value detection of weak photoelectric signal, through the analysis of the change rules of signals measured, a filtering algorithm for the extremum detection of the target signals with high precision was proposed, and the solutions to the signal detection under ideal conditions and strong interference conditions were also discussed. Firstly, in this algorithm, an improved dynamic threshold method was used to obtain the initial extremum data. Then the acquisition value was filtered by the combination of two kinds of filtering method, which were the median absolute deviation based moving filtering and the weighted average filtering. Finally, the extreme value of the signal was obtained. The test results show that the measurement results of the algorithm are consistent with the actual value, the minimum average relative error is controlled at about 0.1%, which meets the accuracy requirement. The accuracy and stability of this algorithm are higher than those of the traditional method. The research provides a certain reference for the high accurate measurement of peak and trough values of weak signals with different waveform.

Key words: information optics, amplitude measurement, filter, L*MAD rule, weak signal detection

中图分类号:

TN29

张晓楠，陈杰，高皜，蔡玉龙，刘杰，李正宝. 微弱光信号的极值检测及滤波算法研究[J]. 山东科学, 2018, 31(1): 1-.

ZHANG Xiao-nan,CHEN Jie, GAO Hao, CAI Yu-long, LIU Jie, LI Zheng-bao. Research on extremum detection and filtering algorithm of weak light signal[J]. SHANDONG SCIENCE, 2018, 31(1): 1-.

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Research on extremum detection and filtering algorithm of weak light signal

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