[發(fā)明專利]基于小波變換檢測不連續(xù)性的室內定位位移測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910943132.0
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110657807B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 鄧軍;習特銘;王澤;段宇鵬;楊文欣
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于小波變換檢測不連續(xù)性的室內定位位移測量方法，其特征在于，利用小波變換檢測信號不連續(xù)性檢測加速度信號的獲取突變點集合并確定突變區(qū)域集，對加速度信號進行帶限內插處理；該方法的具體步驟包括如下：

步驟1，采集物體運動過程中的加速度信號；

步驟2，對加速度信號進行小波濾波：

對采集到的加速度信號做小波變換，得到小波系數(shù)，計算其標準差，并根據(jù)標準差計算兩個小波系數(shù)閾值ω₁和ω₂；再利用閾值函數(shù)對以ω₁和ω₂分段的小波系數(shù)做閾值處理，對閾值處理后的小波系數(shù)做小波逆變換，得到濾波后的加速度信號；

步驟3，獲取突變點集合：

用db4小波對濾波后的加速度信號做2級分解，得到加速度信號的近似量和細節(jié)分量的系數(shù)；對加速度信號的近似量和細節(jié)分量的系數(shù)進行二元上采樣，得到細節(jié)分量的系數(shù)的所有極值；將細節(jié)分量的系數(shù)的所有極值組成加速度信號的突變點集合；

步驟4，確定突變區(qū)域集：

將突變點集合中的每個突變點所對應的細節(jié)分量的系數(shù)所有極值不為零的區(qū)域作為突變區(qū)域，組成突變區(qū)域集；

步驟5，對加速度信號進行帶限內插處理：

第一步，截取一個未截取過突變區(qū)域，對該突變區(qū)域內的加速度信號做時域插零處理，對插零后的突變區(qū)域內的加速度信號做傅里葉變換，得到其頻域信號；

第二步，對頻域信號進行帶通濾波，濾除其頻域信號中多余周期終點與起點的連接處附近的頻譜分量，將頻域信號中的所有周期合并為一個周期，得到合并周期后的頻譜信號；

第三步，對合并周期后頻譜信號的做傅里葉逆變換，得到插值后的突變區(qū)域加速度信號；

第四步，重復以上所有步驟，直到得到所有突變區(qū)域插值后的加速度信號；

步驟6，計算物體位移量：

將截取的突變區(qū)域插值后的加速度信號還原至初始位置，得到還原后的加速度信號，對還原后的加速度信號做兩次積分計算，得到位移值。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于小波變換檢測不連續(xù)性的室內定位位移測量方法，其特征在于，步驟2中所述的確定兩個小波系數(shù)閾值ω₁和ω₂是由下述公式完成的：

其中，σ表示小波系數(shù)的噪聲標準差，表示開方操作，log表示以2為底的對數(shù)操作，N表示加速度信號的長度，j表示虛數(shù)單位符號。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于小波變換檢測不連續(xù)性的室內定位位移測量方法，其特征在于，步驟2中所述的利用閾值函數(shù)對以ω₁和ω₂分段的小波系數(shù)做閾值處理是由下述公式完成的：

其中，表示閾值處理后的小波系數(shù)，sgn表示符號函數(shù)操作，*表示相乘操作，||表示取絕對值操作，ω_j,k表示未經(jīng)閾值處理的小波系數(shù)，e表示以自然常數(shù)e為底的指數(shù)操作。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于小波變換檢測不連續(xù)性的室內定位位移測量方法，其特征在于，步驟5第一步中所述的時域插零處理是由下述公式完成的：

其中，y_e表示插零處理后的加速度信號，表示插值前的加速度信號，0＜K＜M_p，K表示第p個突變區(qū)域內加速度信號的序號，M_p表示第p個突變區(qū)域內加速度信號的總數(shù)，L表示插值倍數(shù)，該倍數(shù)由室內定位所需精度確定，L越大精度越高。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于小波變換檢測不連續(xù)性的室內定位位移測量方法，其特征在于，步驟6中所述對還原后的加速度信號做兩次積分公式,得到位移值的步驟如下：

第一步，按照下式，計算室內定位物體的每個速度：

其中，y(k)表示室內定位物體的第k個加速度的速度，k＝1,2,3,...,N，N表示加速度計獲取的加速度的總數(shù)，Δt表示加速度計每次發(fā)送加速度信號的時間間隔，∑表示求和操作，x(i-1)表示室內定位物體的第i-1個加速度，x(i)表示室內定位物體的第i個加速度；

第二步，按照下式，計算與室內定位物體每個速度對應的位移：

其中，d(g)表示室內定位物體的第g個速度的位移，g＝1,2,3,...,H，H表示室內定位物體的速度總數(shù)，y(j-1)表示第j-1個速度，y(j)表示第j個速度；

第三步，將室內定位物體所有的位移累加，得到室內定位物體的總位移。