[發(fā)明專利]光相位振動的小波消噪方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310021105.0
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103076028A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅廣迪;司崇杰;王文偉;蔣海軍
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆美特智能安全工程股份有限公司
• 主分類號: G01D3/032
• 分類號: G01D3/032;G01H9/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號處理領(lǐng)域，具體地，涉及一種光相位振動的小波消噪方法。

背景技術(shù)

光纖傳感技術(shù)隨著光纖通信技術(shù)和光信號處理技術(shù)的發(fā)展迅速發(fā)展成為工程應(yīng)用領(lǐng)域炙手可熱的技術(shù)，由于其光波不怕電磁干擾，易為各種光探測器件接收，可方便的進行光電或電光轉(zhuǎn)換，易與高度發(fā)展的現(xiàn)代電子裝置和計算機相匹配。廣泛應(yīng)用于建筑物形變、溫度監(jiān)控、機場周界、油氣管道泄漏監(jiān)測等領(lǐng)域。根據(jù)被外界信號調(diào)制的光波的物理特征參量的變化情況，可將光波的調(diào)制分為光強度調(diào)制、光頻率調(diào)制、光波長調(diào)制、光相位調(diào)制和偏振調(diào)制等五種類型。

諸多光調(diào)制方法中，相位調(diào)制相對于其他調(diào)制方法最明顯的特點是：利用光相位調(diào)制來實現(xiàn)一些物理量的測量可以獲得極高的靈敏度。因此，目前普遍使用的是相位調(diào)制型光纖傳感。

由于傳感光纖常常分布于復(fù)雜的自然環(huán)境之下，（如掛網(wǎng)，埋地）面臨風(fēng)吹、雨淋、飛雪、冰凍等環(huán)境的影響，產(chǎn)生環(huán)境背景噪聲，給光纖傳感的靈敏度和精確度帶來了極大的影響。

通常信號去噪是利用噪聲和信號在頻域上分布不同的原理來進行的。現(xiàn)有的基于傅氏變換的信號去噪方法中，使得信號和噪聲的頻帶重疊部分盡可能小，這樣在頻域通過濾波，就將信號和噪聲區(qū)分開。濾波器去噪是實際應(yīng)用最廣泛的一種方法，但時常在濾除噪聲的同時導(dǎo)致了有用信號的失真，它是從純頻域的角度來分析應(yīng)該消除哪些頻率范圍內(nèi)的噪聲。而且如果信號與噪聲頻帶重疊區(qū)域很大時，就無法實現(xiàn)去噪的效果了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種光相位振動的小波消噪方法，以實現(xiàn)精確去噪、自適應(yīng)強的優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種光相位振動的小波消噪方法，包括以下步驟：

a、對數(shù)據(jù)作小波分解變化：其具體公式如下：

?????????????????????????????????????????????????????????????????????

其中表示含躁信號，可表示為數(shù)據(jù)向量，，…，是真實信號向量，，…，是高斯隨機向量，，…，其中小波分解變換是線性變換，表示小波系數(shù)，為噪聲水平；

b、在小波頻域，有效信號所產(chǎn)生的小波系數(shù)其模值較大；而噪聲經(jīng)過小波變換有白化趨勢（高斯白噪聲經(jīng)過小波變換，在小波頻域仍然表現(xiàn)為很強的隨機性，認為是高斯分布），其小波頻域?qū)?yīng)系數(shù)模值很小，而且有用信號通常表現(xiàn)為低頻信號或是一些比較平穩(wěn)的信號，而噪聲信號則通常表現(xiàn)為高頻信號，所以我們可以先對含噪信號進行小波分解（如進行三層分解）：

?

y為噪音信號，其中為分解的近似部分，為分解的細節(jié)部分，,則噪聲部分通常包含在，，中，用門限閾值對小波系數(shù)進行處理（小于門限值的系數(shù)置零），最后重構(gòu)信號即可達到消噪的目的；

選擇閥值公式對上述小波系數(shù)作門限閾值處理,?

門限閾值處理可以表示為，n代表信號長度，當(dāng)n趨于無窮大時使用閾值公式對小波系數(shù)作閾值處理可以去除噪聲；其中是閾值函數(shù)，可取硬閾值函數(shù)和軟閾值函數(shù)；

c、對上述處理過的小波系數(shù)作逆變換重構(gòu)信號：即可得到消除消噪后的信號；其公式如下：

???????????????????????

?其中d是分解系數(shù)向量，即d=（D1,D2,…Dn）。???????????????????

進一步的，所述硬閥值屬于固定閥值，硬閾值函數(shù)表達式如下：

其中t表示時間，單位為s。

進一步的，所述軟閥值屬于變量閥值，軟閾值函數(shù)表達式如下：

其中t表示時間，單位為s。

進一步的，?上述閥值公式如下：

。

本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明的技術(shù)方案，相比于傳統(tǒng)的傅里葉變換，是一種窗口大小（即窗口面積）固定但其形狀可改變，時間窗和頻率窗都可改變的時頻局部化分析方法，它在低頻部分具有較寬的時間窗和較高的頻率分辨率，在高頻部分具有較寬的頻率窗和較高的時間分辨率。使小波變換具有對信號的自適應(yīng)性。從而達到精確去噪、自適應(yīng)強的目的。使的光纖在復(fù)雜的電磁環(huán)境下可以準(zhǔn)備的傳輸。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所述的光相位振動的小波消噪方法的流程圖；

具體實施方式