[發(fā)明專利]考慮傳感器性能退化的信號(hào)重構(gòu)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410623331.0
• 申請(qǐng)日: 2014-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104462770A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜紹飛;麻勝蘭;陳志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

1.一種考慮傳感器性能退化的信號(hào)重構(gòu)方法，其特征在于：首先，利用lp范數(shù)熵標(biāo)準(zhǔn)作為代價(jià)函數(shù)選擇小波函數(shù)和分解層數(shù)；其次，計(jì)算完好信號(hào)和傳感器性能退化信號(hào)的各層小波細(xì)節(jié)系數(shù)，并計(jì)算出完好信號(hào)和傳感器性能退化信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)各層小波細(xì)節(jié)信號(hào)的相關(guān)系數(shù)，同時(shí)定位相關(guān)系數(shù)大于閾值的層數(shù)；最后，將完好信號(hào)中的該層的小波細(xì)節(jié)系數(shù)中的相關(guān)系數(shù)用傳感器性能退化信號(hào)中的該層的小波細(xì)節(jié)系數(shù)進(jìn)行替換，并利用小波重構(gòu)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，從而完成考慮傳感器性能退化的信號(hào)重構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮傳感器性能退化的信號(hào)重構(gòu)方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1：采集加速度響應(yīng)信號(hào)，其中，該加速度響應(yīng)信號(hào)含完好信號(hào)和傳感器性能退化信號(hào)，并識(shí)別出傳感器性能退化信號(hào)發(fā)生時(shí)刻；

步驟2：按公式(1)-(3)計(jì)算完好信號(hào)的小波能量lp譜范數(shù)熵；

假設(shè)采集到的結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)信號(hào)為x(t)，則其可表示為：

??????????????????????????????????????????????????（1）

其中：x_i,j(t)是小波包分解重構(gòu)系數(shù)，i為小波包分解層數(shù)，且i=3,4,…10，j為分解階層所在的位置結(jié)點(diǎn)，且j=0,1,2,…,2^i-1；t是時(shí)間序列；

那么小波包在i層j節(jié)點(diǎn)的小波包能量譜E_i,j則可以由公式(2)表示：

??????????????????????????????????????????????????（2）

小波包能量譜lp范數(shù)熵S_k(E_i)的計(jì)算式見(jiàn)公式(3)：

??????????????????????????????????????????????????（3）

其中：k為db族小波函數(shù)dbN小波中的N，且N=3,4，…20；i為小波包分解層數(shù)；E為小波包能量譜；S為小波包能量譜的范數(shù)熵值；且1≤p≤2；

步驟3：依據(jù)公式(4)選擇小波函數(shù)和分解層數(shù)：

???????????????????????????????（4）

步驟4：計(jì)算完好信號(hào)和傳感器性能退化信號(hào)的小波各層細(xì)節(jié)信號(hào)以及近似信號(hào)的相關(guān)系數(shù)，即：

?????????????????????????????（5）

式中：x_l,?y_l分別為結(jié)構(gòu)響應(yīng)異常前后周期內(nèi)完好信號(hào)和傳感器性能退化信號(hào)；l為周期內(nèi)的第l個(gè)采樣點(diǎn)；n為周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)；r為完好信號(hào)的小波各層信號(hào)和傳感器性能退化信號(hào)的小波各層信號(hào)相關(guān)系數(shù)；

步驟5：分別依據(jù)步驟3所選擇的小波函數(shù)和分解層數(shù)對(duì)傳感器信號(hào)發(fā)生異常前后的一個(gè)采樣周期的信號(hào)進(jìn)行小波分解；

步驟6：將步驟4中計(jì)算的相關(guān)系數(shù)大于閾值的該層的傳感器性能退化信號(hào)的細(xì)節(jié)系數(shù)替換完好信號(hào)中該層的細(xì)節(jié)系數(shù)；

步驟7：依據(jù)步驟6最后形成的細(xì)節(jié)系數(shù)通過(guò)小波重構(gòu)技術(shù)進(jìn)行小波重構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮傳感器性能退化的信號(hào)重構(gòu)方法，其特征在于：所述步驟6中，所述閾值取0.9。