CN101641722B - 检测双向自动通信系统入站接收机中的快速查询响应 - Google Patents

Abstract

一种在配电系统(1)的电力线通信系统中使用的方法，用于快速和正确地查询被安装在用户设施中的电表(6)，以确定在一个设施中是否已发生故障。出站通信消息被传输到该设施的电表中，请求由位组合构成的短响应，该位组合对于接收机是部分或完全已知的。然后，来自电表的任何发觉的响应被处理，以确定该电表是否实际上传输了消息。接收到消息表示，在该场所没有发生故障，而该消息没有被接收到的指示表示，可能已发生故障。在处理接收的消息时，可能潜在地发生两种类型的错误，即，误肯定或误否定。

Description

检测双向自动通信系统入站接收机中的快速查询响应

交叉参考相关申请

本申请涉及并且要求2006年8月11日递交的美国临时专利申请序列号No.60/837354的优先权，该美国临时专利申请合并在此供参考。

技术领域

本发明涉及一种双向自动通信系统或TWACS(双向自动通信系统)，尤其涉及一种在与采用TWACS的配电系统中连接的电表的快速查询期间，可靠地检测从电器用户位置传输的信号的方法。

背景技术

TWACS技术的各种特征例如，在美国专利6,940,396，5,933,072，5,486,805，5,262,755，4,963,853，4,918,422，和4,914,418中有描述，即使TWACS协议也已被开发成支持其他的特征，例如，电表的快速查询，该TWACS技术已经被主要用于读在配电系统中连接的电表。快速查询的主要优点是，它快速地允许公用事业公司测试大量电表的存在与否，它本身有利于允许公用事业公司确定和绘制系统内电力故障的范围。当TWACS是在快速查询响应模式下工作时，包含在通过TWACS发送的其他消息分组中的大部分开销信息被消除，其结果是，对发送到电表中询问信号的响应可以被减小到仅仅1个字节。

如原先所设计的，在快速查询模式下，仅仅1个字节是从电表中传输的，且这个字节包含已知的数据。然后，TWACS的入站接收机比较接收的位与已知的数据，以确定特定电表对询问信号的响应实际上是否答复或“说话”。当前被安装在现有系统中的一些电表并不完全支持固定的快速查询模式，而是传输4个已知位和4个未知位。为了支持这些用户以及那些使用较新电表的用户，本发明包含一种用于估算电表的未知位的方法，这些电表利用较旧的，快速查询响应方法。

在快速查询模式下，若电表不予响应，表面上是由于在该电表位置的电力故障，则TWACS的入站接收机仅仅处理噪声。比较仅包含噪声的数据与已知的8位组合，仍然有0.4％机会是正确的，这是不可接受的高。因此，本发明指向一种检测方法，该方法试图以高精确度确定信号的存在与否，并被设计成利用4个已知位或8个已知位工作。

发明内容

简而言之，本发明指向一种在配电系统的电力线通信系统中使用的方法，用于快速和准确地查询被安装在用户设施中的电表，以确定在该设施中是否已发生故障。利用如在以前参照的多个美国专利中所描述的标准TWACS出站通信方案，这些电表被查询，并利用给每个电表定义的8位序列给予响应。因为入站通信总是与出站通信同步的，入站接收机知道，快速查询入站响应应当被找到的精确时间，所以，它的任务是根据在该时刻的信号(即，发觉的响应)确定，预期的8位快速查询响应实际上是否存在。信号的存在表示，在该场所没有发生故障，而消息没有被接收到的指示表示，故障可能已发生。该响应被处理以确定该消息构成“肯定”或“否定”。误肯定发生在当用于处理该响应的检测算法指出，电表发送了一个响应，而实际上它没有发送时。误否定发生在当检测算法指出，电表没有发送一个响应，而实际上它发送了时。确定是否存在信号的处理操作是重要的，因为它把误肯定或误否定的概率减至最小，能使该响应以高可靠性被正确地解释，以确定是否确实发生了故障。在可靠性是不合适的情况下，该方法可以被扩展成任选地利用“多位”模式，其中每个消息位被发送两次，为的是有效地产生能更可靠地被检测的16位响应模式。

其他的目的和特征此后部分将是明显的并且部分被指出。

附图说明

实现本发明的目的是借助于附图中所示的说明性实施例，这些实施例构成说明书的一部分。

图1是包含双向通信能力的配电网的简化表示；

图2A和2B是通过TWACS发送的信号的表示；

图3是存在信号和不存在信号的大量情况下的信号功率和信噪比(SNR)的散布图，并且有连接每组平均值的直线；

图4是展示在快速查询模式下错误检测的概率作为信道信号强度函数的曲线图，这些信道有高电平的谐波失真；

图5是类似于图4所示的曲线图，但适合于有低电平谐波失真的信道；

图6是类似于图4和5所示的曲线图，用于当消息有交替的固定标题时，在快速查询模式下的不正确判定的概率；和

图7是类似于图4至6所示的曲线图，用于当多位传输模式被启动时，在快速查询模式下的不正确判定的概率。

在附图的几个图中，对应的参考字符指出对应的部件。

具体实施方式

以下的详细描述是通过举例说明本发明，而不是加以限制。这个描述清楚地能使本领域专业人员制作和使用本发明，并描述几个实施例，适应性，变型，其它选项和本发明的利用，包括我当前相信是实施本发明的最佳模式。在不偏离本发明范围的上述结构中，可以作出各种变化，我们的意图是，在以上描述中包含的或附图中展示的所有内容应当被解释成说明性的，而不是限制性的。

参照图1，配电系统1包括用于产生电能的发电机2。在电力线5上，电能被路由通过各个站3和子站4，并通过电表6进入，例如家庭，工厂，办公楼等的用户设施7。该系统的有效工作需要关于当前电能需求，可能的过载状态，故障发生，和相关状态的实时信息。为此目的，双向通信系统TWACS包括位于子站4或类似物处的发射机或发射应答机8，用于产生和通过电力线5传输被编码的“出站”消息O到终端用户位置。在终端用户位置，该消息被电表6中包含的发射应答机(未画出)接收和解码。应答出站消息，被编码的“入站”消息I被发射应答机格式化并通过电力线送回到子站。图2表示有消息标题Oh或Ih的出站信号或入站信号的例子，该标题包含消息被发到的地址和有关的信息，以及一系列传递相关信息的被编码消息位。本领域中知道，该消息被分成被编码数据的块91-9n。然而，当TWACS是在快速查询模式下工作时，发射应答机传输的入站信号仅包括消息标题Ih。

在进行快速查询时，公用事业公司感兴趣的唯一信息是，在电表6位置的发射应答机实际上是否传输信号：即，发觉的响应。在这种情况下，有两种错误：第一，“误肯定”，它是在TWACS中使用的检测算法确定，发射应答机给予响应，而实际上它没有响应时的结果；和第二，“误否定”，它是在假设发射应答机不存在(因为已发生故障)，而实际上存在电表时的结果。发生误肯定或误否定的概率通常是不相同的。所以，重要的是，考虑哪一个发生的结果有较大的影响。这就使找到一种用于快速查询工作模式的最可靠检测算法变得很重要，为的是尽可能减小发生误否定或误肯定的概率。为了实现这个目的，必须做出某些假设：快速查询是如何进行的，以及系统操作员在肯定或否定结果情况下所采取的行动。应当明白，像利用一般的TWACS通信一样，快速查询消息是受配电系统的传输线上存在的噪声的影响，因此，没有一个快速查询工作是100％可靠的。

在故障检测中利用快速查询时所作的一种假设是，没有响应于查询的发射应答机正在遇到故障。在这种情况下，大型故障通常是被快速地注意到，与使用的快速查询检测算法的可靠性无关。然而，检测小的故障，可能对公用事业公司更感兴趣，它就更具有挑战性；如以上所讨论的，实际上什么也没有发生时，误否定表现为小型故障。相反地，误肯定允许小的故障未被检测到。因为电力故障是例外的情况，而不是配电系统中的惯例，避免误否定的一种方法是第二次查询没有响应于查询的发射应答机，以得到验证。两次单独查询发射应答机返回误否定的概率远远低于发射应答机被查询一次发生误否定的概率。因此，我们假设，误肯定通常比误否定要费事，所以，在快速查询工作中使用的判定算法应当偏向于减小误肯定的概率，而不是减小误否定的概率。

在TWACS中使用的当前入站接收机中，利用各种算法检测被接收的位，而利用附加在每个消息上的循环冗余码校验(CRC)位，消息位的有效性被检查。然而，在快速查询工作模式下，其中入站消息包括1字节响应，没有可用的错误校正或检测，因此，没有可用的手段用于验证被处理消息的所有不同的输出。此外，在实施固定标题时，被接收的信号是已知的。所以，检测算法的任务是，确定被接收的信号(发觉的响应)是如何紧密匹配预期的信号，而不是确定特定位。在当前使用的所有位检测算法中，入站接收机中的相关检测器采用这样的算法，在位判定之前，在被处理的入站消息输出中产生非常高的信噪比(SNR)。这种相关检测器算法是快速查询工作模式中使用的算法之一。

在初始的信号处理阶段之后，给位检测器(未画出)提供用于每个位的36个样本。在所有的入站消息中，标题字节的5-8位是已知的，而相关检测器(也未画出)利用作为基准的那些位的样本，把它们与整个消息的样本进行相关。通过对这四个已知位的参考信号一起取平均，可靠的参考信号被产生。然后，检测器计算所有接收的位与参考信号的相关。以这种方式，利用平均信号是快速查询模式的一个有用方案。在有固定标题的情况下，以上方案的逻辑延伸是产生参考信号，它是快速查询响应的所有8个位的平均。实验上已被证明，与利用仅仅4个参考位比较，这后一种方案确实提高了可靠性。相关器的输出是代表消息的每个位的实数。判定信号的存在与否一起考虑了所有这些值。

利用数学方法特征化相关器，令S是包含36个8位样本的36×8矩阵，并令d是包含被传输数据的8维列矢量。a1代表逻辑1，而a-1代表逻辑0。令S_k和d_k表示代表已知位的数据的子集合。在TWACS工作的正常模式下，S_k和d_k仅包含S和d的最后4行。在固定标题模式下，S_k＝S和d_k＝d。利用这些定义，相关器的输出矢量x被定义为： $x=\frac{S^T{S}_k{d}_k}{n},$ 其中n是参考位的数目(即，8个位用于固定标题，4个位用于其他)。利用代表每个消息位的信号强度的矢量x，该方法中的下一步是确定该矢量是否代表接收的信号。由于该方法的主要意义是减小误肯定，一种用于确定该矢量是否代表接收的信号的方案是检查位组合与已知位的位组合，并添加一个要求sgn(x_k)＝d_k，所有的k∈K，其中sgn函数返回其宗量的符号，而K代表已知位：即，用于正常的TWACS工作模式的位5-8，用于固定标题工作模式的位1-8的下标集合。这个步骤能够消除许多误肯定；然而，即使在处理没有信号存在的随机噪声时，对于4个已知位，误肯定的概率为1/16(0.0625)。对于有8个已知位的固定标题，这个概率可以改进到1/256(0.0039)。然而，这两个数值仍然太大，因此，需要找到用于确定信号是否存在的另外的方式。

在矢量x中有两个数据段，在计算时，可以对信号是否存在提供附加的判断。首先是总的信号功率，其次是信号的信噪比(SNR)。本领域专业人员可以明白，发射应答机8在传输的任何时间，这两个量是相对大的，但是，若不存在信号，则它们是非常小的。所以，设置信号的功率和信噪比的最小阈值，将有助于消除一系列位偶然匹配预期的组合的情况。信号功率被定义为： $P=\frac{x^{T}x}{8}.$ 从x中估算SNR是比较复杂的。通过把x的每个元素与d的对应元素相乘，它用diag(d)x表示，就能够完成这种估算，其中diag算符是包含其对角线宗量的元素的平方对角矩阵。若μ和σ分别代表diag(d)x元素的统计平均值和方差，则SNR可以被定义为μ²/σ²。利用平均值和方差的估算值，SNR被定义为： $\mathrm{\μ}=\frac{x^{T}x}{8}$ y＝diag(d)x-μ1 ${\mathrm{\σ}}^2=\frac{y^{T}y}{7}$ $\mathrm{SNR}=\frac{{\mathrm{\μ}}^2}{{\mathrm{\σ}}^2},$

其中1是包含全部元素的8元素列矢量。

给出信号功率和SNR之后，下一步重要的是尝试和确定这些参数在信号存在时和信号不存在时的典型值。为此目的，一系列计算机模拟被完成，其中一些是存在信号，而其中一些是不存在信号。图3所示的散布图表示在对数比例下的这些模拟结果。如图3所示，功率和SNR数值似乎是相对不相关的。若数据点的相应簇大致形成对角线图形，而不是图中画出的两组点的圆形，则相关是在图3中被指出的。

若阈值的设定是基于两个测量(信号功率和SNR)中仅仅一个，则该阈值相当于图3所示曲线上的垂直线或水平线。然而，在图3中可以注意到，利用水平线或垂直线，不可能完全地分开数据点的组。这意味着，仅仅考虑两个变量中的一个变量，就会导致大多数的判定是正确的，但是会造成少量的错误。该曲线图中的对角线L连接信号存在时的数据点簇的平均值和信号不存在时的数据点簇的平均值。垂直于对角线L的直线(虚线P)很容易分开这两个数据簇。所以，把每个簇的每个数据点投影到对角线L上，可以产生信号存在的似然性的另一种度量。

以上描述的概念可以进一步被扩展到考虑信号功率和SNR之外的其他变量。若从数据中可以提取出其他的度量，并能够作为信号存在或不存在的指示符，则可以进一步隔离这两组(簇)数据点，从而使检测更加健壮。然而，这种隔离仅仅发生在当这些其他的度量与信号和SNR实际上不相关时；否则，它没有附加的优点。

其他的度量已经被测试它们指出信号存在或不存在的能力，其中一种度量被发现与信号功率和SNR有充分的不相关，为的是提供附加的有用信息。在这方面，若s_i，j是上述矩阵S(即，包含用于8个位的36个样本的36×8矩阵)的第i行和第j列的元素，则“max-min”度量M现在可以被定义为： $M=\underset{j=1...36}{\max }\{\underset{i=1...8}{\min }{s}_{i,1}^2,\underset{i=1...8}{\min }{s}_{i,2}^2,...,\underset{i=1...8}{\min }{s}_{i,36}^2\}$

即，矩阵S中的所有数值是平方值，并建立包含每列中最小值的矢量，其中M是该矢量中的最大值。当信号不存在时，这个度量已被确定为与信号功率和SNR都不相关。若存在信号，则该矢量现在与信号功率有一些相关，但甚至是，信号不存在时的非相关性仍然足以给出附加的优点。

为了计算最后的判定度量，对于具体的被接收信号，矢量v被定义为包含信号功率，SNR，上述“max-min”因子，以及人们希望包含的任何其他度量(统称为Z)的矢量。该矢量是用对数形式表示为：v＝[log(P)  log(SNR)  log(M)  log(Z)]^T此处使用对数是因为，在存在和不存在信号的情况下，它们能够更好地分开数据点，虽然这对于可以被使用的其他度量可能未必是正确的。

若a₀代表信号不存在时v的过去值平均，而a₁代表例如信号存在时的类似平均，则最后的度量m可以被定义为： $m=\frac{{(a_1-a_0)}^T\left({v-a}_0\right)}{{(a_1-a_0)}^T(a_1-a_0)}$

度量m代表沿图3中直线L的位置，其中信号“不存在”组的平均值是0，而信号“存在”组的平均值是1。在这个位置，通过比较m与预定的阈值，可以对信号的存在或不存在做出最后的判定。这个阈值的自然选择是0.5，因为这代表误肯定或误否定有相等的概率。然而，按照本发明的方法，需要在减小误肯定的概率与增大误否定的概率之间取折衷，这需要移动阈值靠近1.0。在图4和5所示和以下讨论的模拟结果中，采用0.6的数值。

该方法中的下一步是导出平均矢量a₁和a₀。因为在接收机固件中局部地存储大量过去的信息是不切实际的，保持递归平均是一个有用的选择。在每次计算m和比较度量与判定阈值之后，若信号被确定是存在的，则把v包含在平均值a₁中。然而，若信号不存在，而是利用v更新a₀。若a₀ ^old被定义为以前的a₀值，则a₀的更新形式被定义为： $a_0=(1-\mathrm{\α})a_0^{\mathrm{old}}+\mathrm{\αv},$ 其中α是具有在0与1之间的值的常数。较小的α值，即，接近于0的数值，导致计算的平均值中的较慢变化。因为电力线通信信道的变化非常缓慢，相对低的α值是一个很好的选择。在产生以后描述的模拟结果中，使用α＝0.02的值。

关于产生图4和5所示结果的模拟，利用递归平均对过程的初始化提出小的挑战。这是因为，当固件被初始化时，若a₀和a₁都被设定为0，在平均化达到稳定之前，度量m的计算是不正确的。这个问题的一个解决方案是利用正常的TWACS通信业务。在正确消息被接收的任何时间，该消息的前8位被处理，似乎它们是快速查询，得到的数据用于更新a₁。对所有的TWACS通信业务这样做，可以正常地建立和更新这些平均值，即使快速查询没有被使用。在知道TWACS上没有通信业务时，故意周期性地发送信号到快速查询检测器，可以产生a₀的平均值。

图4和5是上述快速查询检测算法的模拟结果的曲线图。每个曲线图是基于50个不同的随机产生的电力线信道。对于每个信道，利用所有6个信道，100个快速查询分组被处理。对于给定的信道和分组，信号的存在或不存在有相等的概率。在通常和固定标题的模式下，利用相同组的测试情况。

图4表示具有较高电平谐波失真的信道的结果，它高于图5所示结果的谐波失真。对于这些信道条件，在相对信号强度约为-12dB的分开模拟中，观察到正常TWACS入站信号的入站通信可靠性为99％。在通常模式下，这相当于误肯定的概率约为4/1000(0.4％)和误否定的概率约为2/100(2％)。在固定标题模式下，其结果改进到误肯定的概率小于1/10000(0.01％)和误否定的概率约为1/100(1％)。可以注意到，这些数值是在TWACS通信的所有6个信道上被取平均，且本领域专业人员能够理解，每个信道之间的性能略有变化。总体上说，从具有通常标题的消息上导出的值似乎是合理的；且重要的是，当具有固定标题的消息被发送和接收时，关于误肯定的性能有了很大的改进。

图5中所示的模拟与图4中所示的模拟有相同的条件，但是，其60Hz信号谐波的衰减因子为10。这对应于具有良好性能的子站的信道条件。如图5所示，总的性能稍微优于所有的情况，且它的最大改进是误肯定的概率。

图4和5所示的一个预期结果是，对于非常高的SNR，在具有固定标题的消息中比在有通常标题的消息中稍微更可能发生误否定。一个可能的原因是，在各个信道之间存在一定程度的串扰。为了进行模拟，在发送的具有固定标题模式的消息中，前4位都是1；而在非固定消息模式下，一些位被随机地设定为0。因此，为了验证这些消息格式造成的被注意到的行为，附加的模拟被进行，其中固定的标题被改变。现在，代替在传输4个1之后是第二个4个位的通常的信道有关组合，信道模式和符号位被重复两次。

图6示出这种模拟的结果。从观察图6中可以导出的一个结论是，在固定标题消息模式下，重新考虑应当使用什么位组合可能是有益的。其他的组合可能完成的更好，但是，最终的增益大概可能不是重大的，因此，在实施固定标题工作模式时，如果实际上是这样做的，用于这个模拟的组合应当被考虑。然而，在常规的固定标题模式下工作时，该系统的性能是合适的，两个标题之间的性能差别仅仅存在于非常高的SNR。

需要考虑的另一种情况是“多位”模式，该模式有时用在低信号，或高噪声的情况，电平造成可靠性问题。在这个TWACS工作模式下，每个位被传输两次。然后，在做出判定之前，被接收的信号在接收机中被处理，其中对两个被传输的位的输出求和。从统计观点考虑，这相当于，在两倍长的周期上对噪声取平均，并具有增大SNR的净效应，在检测器的输出端增大3dB。然而，在TWACS工作的快速查询模式语境下，这可以被看成是总数为16个独立地被接收的位，当标题不是固定的时，其中的8位是已知的，而在固定标题模式下，其中的16位是已知的。这就产生实现增益大于3dB的可能性。

在类似于已经被展示的模拟中，这最后一个概念被测试。基于被实施的经验测试结果，以下的检测规则被得出。在正常的消息模式下，8个未知位被估算，其中在常规的多位模式下作出4个位判定。然后，剩余的8个位必须正确地匹配被接收的组合。在固定标题模式下，16位中最小的15位必须匹配。进入计算判定变量的其他量都被计算16位，而不是8位，因为这可以在估算它们时有较高的可靠性。利用误否定的较低阈值，该阈值是从0.6减小到0.5，这个判定方案被测试。图7示出这个模拟的结果。从其中可以看出，在误肯定方面有很大的改进，而在误否定方面有较小的改进。在非常高SNR的情况下，误否定的改进消失了，甚至变成小的损失。进一步调整阈值和上述规则能够潜在地均衡增益，但是这还没有得到演示。由于这些难题，以及在现有的固件中实施这些判定规则是困难的事实，实际的解决方案是，继续在标准的多位模式下工作，利用能够被实现的均匀3dB增益。

鉴于以上的描述，可以看出，本发明的几个目的和优点已经被实现，而且还获得其他的有益结果。

Claims (19)

1.一种在配电网的电力线通信系统中的快速查询方法，用于快速和正确地查询被安装在用户设施中的电表，以确定在一个设施中是否已发生故障，包括：

通过配电网发送出站消息到电表，以确定在该电表的位置是否已发生故障，若电表接收到该消息，则发送由已知位组合构成的快速查询响应；和

监测配电网以检测该响应并处理任何发觉的响应，以确定是否存在已知的位组合，已知位组合的存在表示该电表已接收到快速查询消息且没有发生故障；而已知位组合的不存在表示该电表没有接收到快速查询消息且已发生故障，利用相关检测器算法，完成任何发觉的响应的处理，以使在确定实际的响应是否被接收到以及是否已发生或没有发生故障中的错误概率最小化。

2.权利要求1的快速查询方法，其中若电表接收到该消息，则对快速查询消息的响应包括位组合，该位组合对于处理发觉的响应的装置至少是部分已知的。

3.权利要求1的快速查询方法，还包括，提供处理结果给可以被调整的判定算法，以平衡对快速查询消息的误肯定响应的概率和对该消息的误否定响应的概率。

4.权利要求3的快速查询方法，其中处理发觉的响应包括，利用相关检测器算法，检测构成该响应的位。

5.权利要求4的快速查询方法，其中该处理还包括位检测器，它接收发觉的响应中每个位的样本，某些位有已知的位值；并完成来自所有被抽样位的数据的相关，该相关利用来自已知位的样本，作为关于整个消息的位样本的基准，检测器的输出是该消息每个位的实数，把所有的位值一起考虑，做出对快速查询消息的响应是否存在的判定。

6.权利要求5的快速查询方法，其中在噪声环境下，相关检测器把具有已知位值的所有位的参考信号一起取平均。

7.权利要求1的快速查询方法，其中快速查询消息中的每个位被传输二次，为的是改进在低信号电平或高噪声电平情况下的位检测，从而提高可靠性。

8.权利要求7的快速查询方法，其中处理发觉的响应包括，在做出关于位值的判定之前，对两个被传输的对应位的输出求和。

9.权利要求4的快速查询方法，其中相关检测器的输出矢量x是被以下的公式定义：

$x=\frac{S^T{S}_k{d}_k}{n},$

其中n是参考位的数目，S是包含预定数目的被传输位的样本的矩阵，S^T是S的转置矩阵，d是包含被传输数据的给定维数的列矢量，而S_k和d_k代表数据的子集合，该数据的对应位是已知的，而矢量x代表每个消息位的信号强度。

10.权利要求9的快速查询方法，其中信息是从关于被传输的快速查询消息的总信号功率和该消息的信噪比的矢量x中被导出的，若在发觉的响应中信号是实际存在的，则这两个参数的数值是相对大的，若不存在信号，则它们是非常小的，且该方法包括，对于响应信号的功率和信噪比两者，设定最小阈值，以消除一系列位与预期组合偶然匹配的情况。

11.一种在配电网的电力线通信系统中的快速查询方法，用于快速和正确地查询被安装在用户设施中的电表，以确定在一个设施中是否已发生故障，包括：

通过配电网发送消息到电表，以确定在该电表的位置是否已发生故障，若电表接收到该消息，则发送由已知位组合构成的快速查询响应；和

监测配电网以检测该响应并处理任何发觉的响应，以确定是否存在已知的位组合，已知位组合的存在表示该电表已接收到快速查询消息且没有发生故障；而已知位组合的不存在表示该电表没有接收到快速查询消息且已发生故障，处理发觉的响应包括抽样构成该响应的任何位，产生由从样本得到的数据构成的矩阵，和相关该矩阵中的数据以产生输出矢量，依据该输出矢量做出关于故障的确定，该输出矢量包含与发觉的响应的信号功率及其信噪比有关的因子。

12.权利要求11的快速查询方法，其中由相关产生的输出矢量x是被以下的公式定义：

$x=\frac{S^T{S}_k{d}_k}{n},$

其中n是参考位的数目，S是包含预定数目的被传输位的样本的矩阵，S^T是S的转置矩阵，d是包含被传输数据的给定维数的列矢量，以及S_k和d_k代表由位表示的数据的已知子集合，而矢量x代表每个消息位的信号强度。

13.权利要求11的快速查询方法，其中若电表接收到该消息，则对出站消息的响应包含多个位，其中一些位或所有的位对于接收机是已知的。

14.权利要求13的快速查询方法，其中某些位有已知的位值，而该响应的处理包括，利用这些位的样本作为基准，该基准用于把这些位的样本与发觉的响应的位样本作相关，来自该相关的输出是发觉的响应中的每个位的实数，把所有的位值一起考虑，做出响应信号是否实际存在的判定。

15.权利要求11的快速查询方法，其中快速查询消息中的每个位被传输二次，为的是改进在低信号电平或高噪声电平情况下的位检测，从而提高可靠性。

16.权利要求15的快速查询方法，其中处理发觉的响应包括，在做出关于位值的判定之前，求和对应于两个重复位的被接收信号。

17.权利要求12的快速查询方法，还包括，利用至少一个附加的度量，以确定信号的存在或不存在。

18.权利要求17的快速查询方法，包括定义“max-min”度量，用于确定该信号的存在或不存在。

19.权利要求18的快速查询方法，其中“max-min”度量是被以下的公式定义：

$M=\underset{j=1...36}{\max }\{\underset{i=1...8}{\min }{s}_{i,1}^2,\underset{i=1...8}{\min }{s}_{i,2}^2,...,\underset{i=1...8}{\min }{s}_{i,36}^2\}$

其中s_i，j是矩阵S中第i行和第j列的元素，度量M是该矢量中的最大值，当信号不存在时，度量M与信号功率和信噪比一般是不相关的，但是，若存在信号，则该矢量与信号功率有一些相关。

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