[發明專利]一種有源周期信號中有效信息提取的方法及裝置

有效

• 申請號: 201710022911.8
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106771590B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 楊洋;何繼善;李帝銓
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16;G01V3/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術領域

本發明涉及周期信號處理領域，更具體地，涉及一種有源周期信號中有效信息提取的方法及裝置。

背景技術

目前，周期信號的應用非常廣泛，包括震動周期信號、電磁周期信號及機械周期信號等等。絕大多數情況下，周期信號是由一個主頻信號和許多諧波信號組成的，在實際應用中不同的構成特征反映了不同的物理意義，通過挖掘這些信號中不同頻率的特征，可以解決許多實際應用問題。但是在實際應用中，信號總是受到各種各樣的噪聲影響，當干擾復雜時，提取有效信號即高信噪比的信號會變得非常困難。

隨著人類活動區域的進一步擴大，工業的持續發展，當今所采集的電磁勘探信號中總存在著各種各樣的電磁干擾，嚴重影響了信號的信噪比，對電磁勘探的效果帶來了消極的影響。在噪聲很大時，往往只提取信號的主頻部分，或者通過經驗提取能量較大的諧波成分，有時根據經驗提取的信號是不符合質量要求的信號，沒有一種標準來指導有效數據的提取。因此急需一種針對周期信號的噪聲評價及有效信息提取的方法來指導工作和生產。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的。

根據本發明的一個方面，提供一種有源周期信號中有效信息提取的方法，其特征在于，包括：

S1，基于原始信號的頻率域頻譜，利用所述原始信號中有效頻率的相鄰頻率的頻譜值對所述有效頻率進行預處理，獲得預處理后的頻譜；

S2，利用離散小波變換將所述預處理后的頻譜分解為高頻成分和低頻成分；

S3，將所述高頻成分解析包絡后的高頻包絡線與所述低頻成分進行重構，獲得整體頻譜曲線的包絡線；

S4，基于整體頻譜曲線的包絡線，進行噪聲評價并提取有效信號。

進一步，所述S1進一步包括：

S1.1，利用混合基快速傅里葉變換獲得所述原始信號的頻率域頻譜；

S1.2，將所述原始信號中有效頻率的頻譜值設置為相鄰頻率的頻譜值的平均值，從而獲得預處理后的頻譜。

進一步，所述S2進一步包括：

S2.1，對所述預處理后的頻譜進行第一級離散小波變換，分解為第一低頻部分和第一高頻部分；

S2.2，對所述第一低頻部分進行第二級離散小波變換，分解為第二低頻部分和第二高頻部分；

S2.3，對所述第二低頻部分進行第三級離散小波變換，分解為第三低頻部分和第三高頻部分。

具體的，所述S2中所述高頻成分為所述第一高頻部分、所述第二高頻部分和所述第三高頻部分疊加后的高頻成分；所述低頻成分為所述第三低頻部分。

進一步，所述S3進一步包括：

S3.1，利用希爾伯特變換對所述高頻成分進行解析包絡，獲得第一包絡線；

S3.2，選取所述第一包絡線的極大值進行樣條插值，獲得所述高頻包絡線；

S3.2，將所述高頻包絡線與所述低頻成分進行重構，獲得整體頻譜曲線的包絡線。

進一步，所述S4進一步包括：

S4.1，將所述整體頻譜曲線的包絡線在有效頻率的頻譜值除以所述有效頻率的原始頻譜值，得到噪聲評價系數；

S4.2，基于所述噪聲評價系數，提取所有噪聲評價系數小于要求數值的有效頻率為所述有效信號。

具體的，S3.1中所述希爾伯特變換為：

f_A(s)＝f(s)+iH(f(s))

其中，f(s)為原始信號，H(f(s))為對f(s)進行希爾伯特變換得到的信號且f_A(s)為希爾伯特解析信號，|f_A|即為對應實數信號的上包絡曲線。

進一步，所述S4.1進一步包括：

S4.1.1，獲取所述整體頻譜曲線的包絡線在所有有效頻率的頻譜值，以及獲取所有有效頻率的原始頻譜值；

S4.1.1，基于每一個有效頻率，將所述整體頻譜曲線的包絡線在有效頻率的頻譜值除以所述有效頻率的原始頻譜值，得到每一個有效頻率的噪聲評價系數。

具體的，所述有效頻率包括主頻和諧波。

根據本發明的另一個方面，還提供一種有源周期信號中有效信息提取的裝置，包括：

預處理模塊，用于基于原始信號的頻率域頻譜，利用所述原始信號中有效頻率的相鄰頻率的頻譜值對所述有效頻率進行預處理，獲得預處理后的頻譜；

高低頻分解模塊，用于利用離散小波變換將所述預處理后的頻譜分解為高頻成分和低頻成分；