[發明專利]一種基于小波理論和EEMD的微弱信號的去噪方法

在審

• 申請號: 201610825420.2
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN106645943A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 趙雅琴;胡丹;吳龍文;任廣輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于小波理論和EEMD的微弱信號的去噪方法，其特征在于：所述微弱信號處理方法通過以下步驟實現：

步驟一、獲取原始信號并對其進行EEMD分解，得到本征模態函數集合，通過所述本征模態函數集合中每個本征模態函數的能量關系確定用于重構的本征模態函數，其中EEMD為集合經驗模式分解；

步驟二、對每個用于重構的本征模態函數中每兩個過零點之間的極值絕對值與閾值比較并做剔除噪聲處理；

步驟三、通過隨機改變第一個本征模態函數的采樣位置，得到原始信號不同帶噪形式，分別對每種所述帶噪形式做步驟二的處理，得到重構后的信號；

步驟四、對所述重構后得到的信號取平均，得到去噪后的信號。

2.根據權利要求1所述一種基于小波理論和EEMD的微弱信號的去噪方法，其特征在于，步驟一具體過程為：

步驟一一、獲取原始信號；

步驟一二、在所述原始信號的基礎上，加上信噪比為5dB的高斯白噪聲，得到微弱信號；

步驟一三、對所述微弱信號進行EEMD處理，得到至少一個本征模態函數；

步驟一四、根據所述能量關系得到用于重構的本征模態函數。

3.根據權利要求1所述一種基于小波理論和EEMD的微弱信號的去噪方法，其特征在于步驟二的具體過程為：

步驟二一：在步驟一的基礎上，選取第一個用于重構的本征模態函數，確定其所有過零點z_j的位置，將第j個與第j+1個過零點之間的位置定義為間隙，其中表示第i個本征模態函數的第j個過零點的位置；

步驟二二、根據每個本征模態函數選取與其相適應的閾值，具體為通過實驗在廣義閾值和貝葉斯閾值之間選擇性能更好閾值，式中是高斯白噪聲的方差，是信號的方差，噪聲標準差通過基于分量中值的抗差估計器得到，具體通過公式進行計算；其中|c_i|是第i個過零點的信號幅度絕對值，median是中值函數。

步驟二三、將每個間隙中的極大值或極小值的絕對值|h⁽ⁱ⁾_max|與步驟二二中得到的閾值做比較，比較過程通過軟閾值算法或者硬閾值算法實現，其中表示使用閾值算法前間隙中的極值，表示使用閾值算法后間隙中的極值。

4.根據權利要求1、2或3所述的一種基于小波理論和EEMD的微弱信號的去噪方法，其特征在于步驟三的具體過程為：

步驟三一、在步驟一的基礎上對原信號做EEMD分解，得到N個本征模態函數，令后N-1個本征模態函數不變，定義為x_p(t)為后N-1個本征模態函數極值的加和，h⁽ⁱ⁾(t)為第i個本征模態函數的極值；

步驟三二、等間隔地改變第一個本征模態函數的采樣位置得到與原來不同的本征模態函數，該過程表示為重構出與原始信號不同的帶噪形式，得到新的帶噪信號利用新的帶噪信號x_a(t)做EEMD分解，得到分解后的本征模態函數；其中ALTER為用于實現等間隔改變采樣位置的函數，h⁽¹⁾(t)為第1個本征模態函數的極值，為將第1個本征模態函數的極值經過等間隔改變采樣位置后的值；

步驟三三、對x_a(t)分解后得到的本征模態函數做EEMD間隙去噪處理，得到原帶噪信號的去噪形式重復步驟三二迭代K-1次，從而得到原信號的K個去噪形式

5.根據權利要求3所述的一種基于小波理論和EEMD的微弱信號的去噪方法，其特征在于，步驟二二中，所述通過實驗在廣義閾值和貝葉斯閾值之間選擇性能更好閾值具體為，通過實驗分別計算兩種閾值的實驗結果，選擇信噪比改善大，且均方根誤差小的閾值作為性能更好的閾值。