[發明專利]基于混沌系統和小波閾值去噪的微弱周期信號的檢測方法

無效

• 申請號: 201010212626.0
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN101881628A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 鄧宏貴;曹文暉;梅衛平;敖邦乾
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01D3/028
• 分類號: G01D3/028
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種基于混沌系統和小波閾值去噪的微弱周期信號的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對檢測到的信息進行小波變換濾波：

1)根據mallat快速算法對采樣的原始信號進行J尺度小波分解，得到逼近近似信號C_j，k和細節信號D_j，k，j＝1，...J，J取值為3、4、5或6；

Cj,k=ΣmCj-1,mhm-2kDj,k=ΣmDj-1,mgm-2kk,m=0,1,...,N-1,]]>

采用采樣值f_k作為小波分解的粗糙系數初值C_0，k，即有C_0，k＝f_k，D_0，k＝C_0，k，N為采樣長度；

h_m-2k、g_m-2k分別為低通和高通濾波器，具體表達式如下：

hk-2m=<φj,k,φj+1,m>gk-2m=<φj,k,ψj+1,m>,]]>其中φ_j，k(t)和ψ_j，k(t)分別為mallat算法中的尺度函數和小波函數；

2)逼近近似信號C_J保持不變，對各個不同尺度上的細節信號D_j，k進行硬閾值去噪處理，得到處理后的細節信號

D^j,k=Dj,k,|Dj,k|≥δ0,|Dj,k|<δ,]]>其中δ為閾值，

對于J尺度上的D_J，δ取值為δ_J：

δJ=σJ2log(N)/J;]]>

σ_J為采集的信號在J尺度上的方差

對細節信號D_j，j＝1，2...J-1，設定閾值為：

δ=σ^2log(N)/ln(e+j-1);]]>

3)重構信號，采用mallat快速算法對小波信號進行重建，相應的小波重構公式為得到重構后的信號該公式的初值是C_J，m，即處理后的最高尺度系數；

步驟2：通過混沌系統檢測出微弱周期信號：把待測信號去噪、重構后得到的信號C_0，k并入duffing混沌系統，利用混沌陣列掃描的方法來實現對周期弱信號的檢測，確定待測信號的頻率、相位和幅值；

步驟a：利用振子陣列測量待測信號的頻率；

使用一有限的陣列，陣列中各振子的固有頻率在1～10rad/s，使各振子的固有頻率是公比為a0的等比數列；

當然頻率在1～10之間的信號被輸入到陣列中，根據梅爾尼科夫判據進行閾值修正，確定系統由混沌裝轉變為周期狀態的臨界閾值f′，使系統處于混沌臨界狀態，那么在且僅在兩個相鄰的振子上發生穩定的間歇性混沌現象，假如為第k與第k+1個振子，其他振子仍然處于混沌狀態，

則得待測信號頻率為

ω＝[(ω_k+Δω_k)+(ω_k+1-Δω_k+1)]/2，其中Δω_k＝2π/T_k，Δω_k+1＝2π/T_k+1，其中T_k和T_k+1分別為第k與第k+1個振子的周期；

步驟b：相位鎖定測量待測信號的相位：

在頻率測定時，間歇性周期段中振幅最大的時刻是系統相位和待測信號相位相同的時刻，通過計算機記下每個周期的幅值，并與前一周期相比較，若振幅增大，則表示未到相同處，若在某個時刻t振幅不再增大，并開始減小，那么該時刻t就是待測信號與系統信號相位相同的時刻，此時的相位就是外界信號的相位值，則外界信號的相位為

其中Δω_ktmod(2π)是Δω_kt對(2π)取余運算，結果等于(2π)被Δω_kt除后的余數；

步驟c：相位鎖定測量待測信號的幅值：

在頻率測定時，間歇性周期段中振幅最大的時刻是系統相位和待測信號相位相同的時刻，通過鎖相實現幅值測定，此時的幅值為f′，鎖相后慢慢減小f′到f″，使系統重新回到混沌狀態，則信號幅值為

a＝f′-f″。

2.根據權利要求1所述的基于混沌系統和小波閾值去噪的微弱周期信號的檢測方法，其特征在于，a0取值為1.03。