[發(fā)明專利]一種基于經(jīng)驗模態(tài)分解的海雜波時間相關性分析方法

有效

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• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111985342B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 胡居榮;高放;王豐梅;曾保
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司 32224
• 代理人: 韓紅莉

1.一種基于經(jīng)驗模態(tài)分解的海雜波時間相關性分析方法，其特征在于，采用經(jīng)驗模態(tài)函數(shù)的分解算法將海雜波分解為多個簡單波形分量和殘差，海雜波分解得到的本征模態(tài)函數(shù)具有不同的頻率特征；

在經(jīng)驗模態(tài)函數(shù)的分解算法的基礎上，對各個簡單波形分量進行Hilbert變換，即可得到信號的時頻聯(lián)合能量譜，根據(jù)信號的時頻聯(lián)合能量譜就可以研究信號的時頻能量分布；

采用時間內(nèi)稟相關函數(shù)計算分解后的簡單波形分量和殘差的相關性，然后通過局部相關估計海雜波實測數(shù)據(jù)54號的全局相關系數(shù)，得到海雜波的時間相關性；

采用時間內(nèi)稟相關函數(shù)計算分解后的簡單波形分量和殘差的相關性包括以下步驟：

對于給定的同一分辨率單元內(nèi)不同時刻的兩個海雜波數(shù)據(jù)集T₁(t)和海雜波數(shù)據(jù)集T₂(t)，對海雜波數(shù)據(jù)集T₁(t)和海雜波數(shù)據(jù)集T₂(t)分別進行分解得到n個IMF模式和一個殘差，那么海雜波數(shù)據(jù)集T₁(t)和海雜波數(shù)據(jù)集T₂(t)可以由式(10)表示：

其中i取1和2，表示T_i(t)的第k階IMF分量，r_i(t)是T_i(t)分解后的殘差；

對占海雜波主要特征的IMF分量進行相關性求解需要劃分滑動窗口大小，一般利用IMF分量的平均周期來確定自適應窗口大小；各IMF分量的平均周期可以根據(jù)IMF分量具有的極大值或極小值個數(shù)來確定或者通過傅里葉能量加權平均頻率計算得到。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于經(jīng)驗模態(tài)分解的海雜波時間相關性分析方法，其特征在于，隨分解的階數(shù)逐漸提高，本征模態(tài)函數(shù)的頻率逐漸降低。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于經(jīng)驗模態(tài)分解的海雜波時間相關性分析方法，其特征在于，采用經(jīng)驗模態(tài)函數(shù)的分解算法將海雜波分解為多個簡單波形分量和殘差包括以下步驟：

步驟一，定義海雜波時間序列為T(t),定義分解的殘差為r_i，定義分解出的本征模態(tài)函數(shù)為c_i(t)，輸入海雜波信號T(t)，初始化的殘差為r₀；

步驟二，獲取本征模態(tài)量h₀(t)；

步驟三，識別簡單波形分量的所有極值點，用三次樣條插值構建上下包絡，計算上下包絡均值m_j(t)；

步驟四，判斷分解條件SD,若分解條件滿足則執(zhí)行步驟五，若分解條件不滿足則執(zhí)行步驟三；

步驟五，計算下一個本征模態(tài)函數(shù)，計算新的殘差量；

步驟六，若極值點個數(shù)小于2則結束，若極值點個數(shù)大于等于2則更新殘差序列并執(zhí)行步驟二。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于經(jīng)驗模態(tài)分解的海雜波時間相關性分析方法，其特征在于，設定兩個篩選條件的標準差SD來確定分解停止條件，分解過程中的分解停止條件SD可由式(1)計算得出：

其中h_j-1(t)是分解出的第i+1個本征模態(tài)函數(shù)，h_i(t)是第i個本征模態(tài)函數(shù)。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于經(jīng)驗模態(tài)分解的海雜波時間相關性分析方法，其特征在于，SD的取值在0.2到0.3之間。