[發(fā)明專利]一種低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910084868.7
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN109840495B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 初寧;童威棋;宋永鑫;唐川荃;吳大轉(zhuǎn);曹琳琳;李詩(shī)徉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法，其特征在于，包括：

(1)采集水下螺旋槳的噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)；

(2)將采集的噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序，使用快速循環(huán)平穩(wěn)特征函數(shù)計(jì)算，得到循環(huán)密度譜；

(3)對(duì)得到的循環(huán)密度譜進(jìn)行歸一化，得到循環(huán)相干譜，并進(jìn)行積分平均構(gòu)建對(duì)數(shù)坐標(biāo)下的增強(qiáng)包絡(luò)譜；

(4)根據(jù)得到的增強(qiáng)包絡(luò)譜判斷特征頻率，選擇特征頻率對(duì)應(yīng)時(shí)間周期的整數(shù)倍，對(duì)原始信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行改進(jìn)的時(shí)域平均；

(5)將時(shí)域平均后的信號(hào)數(shù)據(jù)，重復(fù)一次步驟(2)和步驟(3)，得到降噪后的增強(qiáng)包絡(luò)譜；

(6)根據(jù)先驗(yàn)信息和降噪后的增強(qiáng)包絡(luò)譜估計(jì)軸頻和葉頻信息，提取出低信噪比條件下的低頻特征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的循環(huán)平穩(wěn)特征函數(shù)為：

其中，α為循環(huán)頻率、f為頻譜頻率；x為待測(cè)信號(hào)；X為信號(hào)x的頻譜；X^*表示的X共軛復(fù)數(shù)，為無氣泡工況的循環(huán)密度譜，E為數(shù)學(xué)期望。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的循環(huán)相干譜的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其中，為循環(huán)相干譜，為循環(huán)密度譜，為循環(huán)頻率為0的循環(huán)密度譜，α為循環(huán)頻率、f為頻譜頻率，y為有氣泡工況的待測(cè)信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法，其特征在，步驟(3)中，構(gòu)建對(duì)數(shù)坐標(biāo)下的增強(qiáng)包絡(luò)譜的具體步驟為：

(3-1)計(jì)算增強(qiáng)包絡(luò)譜各個(gè)循環(huán)頻率對(duì)應(yīng)的函數(shù)值；所述的增強(qiáng)包絡(luò)譜的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其中，為循環(huán)相干譜，為增強(qiáng)包絡(luò)譜，α為循環(huán)頻率、f為頻譜頻率，y為有氣泡工況的待測(cè)信號(hào)；

(3-2)將函數(shù)值通過取10的對(duì)數(shù)計(jì)算得到聲壓級(jí)，根據(jù)得到的對(duì)數(shù)函數(shù)值范圍，設(shè)置取值區(qū)間，將剩余的對(duì)數(shù)函數(shù)值賦值為對(duì)應(yīng)的最值；

(3-3)根據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)和函數(shù)值，構(gòu)建對(duì)數(shù)坐標(biāo)下的增強(qiáng)包絡(luò)譜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法，其特征在，步驟(4)中，選擇增強(qiáng)包絡(luò)譜中幅值最高的線譜對(duì)應(yīng)的頻率作為特征頻率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法，其特征在，步驟(4)中，所述改進(jìn)的時(shí)域平均的公式如下：

其中，x(n)為以時(shí)間間隔Δt離散采樣得到的時(shí)間信號(hào)，N為平均的周期段數(shù)目，M為一個(gè)周期中的采樣點(diǎn)數(shù)，y(n)為改進(jìn)的時(shí)域平均后得到的信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法，其特征在，平均的周期段數(shù)目N在滿足循環(huán)頻率分辨率和計(jì)算效率的條件下取最大值，所述循環(huán)頻率分辨率為時(shí)間周期的倒數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低信噪比條件下的軸頻線譜增強(qiáng)方法，其特征在，步驟(6)中，所述的先驗(yàn)信息為現(xiàn)有的艦船軸葉比和頻譜信息。