[發明專利]一種沖擊信號的特征提取與降噪方法

在審

• 申請號: 201911347829.8
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111103111A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 趙海峰;張亞;郭燕
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;G01M17/007;G01H17/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 孫輝;奚銘

1.一種沖擊信號特征提取及降噪方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：利用相空間重構理論重構吸引子軌跡矩陣；

設沖擊信號s(t)是長度為N的一維時間信號序列，t＝1,2,…，N,利用相空間重構理論重構吸引子軌跡矩陣，得到子矩陣B，如式(1)所示：

式中：N＝L+(M-1)τ，τ＝1,子矩陣B為L×M維矩陣；

步驟二：對子矩陣B進行奇異值分解；

對子矩陣B進行奇異值分解，如式(2)所示：

B_L×M＝U_L×L∑_L×MV^T_M×M (2)

式中：U為L階正交矩陣，V為M階正交矩陣；Σ為對角矩陣：∑＝dig(δ₁，δ₂，...，δ_L)，其中δ₁、δ₂、…、δ_L為子矩陣B的奇異值；

步驟三：確定重構子矩陣B的最佳行數；

設δ_i為子矩陣B的第i個奇異值，λ_i為前i個奇異值在全部奇異值之和中所占比例，如式(3)所示：

λ_i＝(δ₁+δ₂+…δ_i)/(δ₁+δ₂+...+δ_L) (3)

設i取值n時，滿足0.95≤λ_n＜1，n+1即為重構子矩陣B的最佳行數；

其中，1≤i≤L-1；

步驟四：確定重構子矩陣B的有效階次；

先將L＝n+1代入式(1)得到子矩陣B1，根據式(2)對子矩陣B1進行奇異值的分解，得到子矩陣B1的奇異值分別為δ₁、δ₂、…、δ_n+1；

設δ_j為子矩陣B1的第j個奇異值，奇異值δ_j對應的信號分量的能量為E，如式(4)所示：

E＝δ_j² (4)

設P為前j個奇異值的能量在全部奇異值的能量之和中所占比例，如式(5)所：

設j取值k時，滿足0.98≤P＜1，k即為重構子矩陣B的有效階次；

其中，1≤j≤n；

步驟五：重構子矩陣B，獲得降噪后的沖擊信號；

1)將子矩陣B1中δ_k之后的奇異值δ_k+1、δ_k+2，…δ_n+1置零，代入式(2)得到子矩陣B2，子矩陣B2為重構子矩陣B所得到的矩陣；

2)利用式(1)對子矩陣B2進行反演，獲得沖擊信號降噪后的信號序列。