[發明專利]基于電源紋波的多路LED燈亮度旁路檢測裝置和方法

有效

• 申請號: 202011268498.1
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112423434B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 皇甫江濤;洪鑫宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H05B45/325
• 分類號: H05B45/325;H05B45/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于電源紋波的多路LED燈亮度旁路檢測裝置，其特征在于：包括LED燈(1)、LED燈驅動電路(2)、電源紋波信號采集電路(3)和信號處理器(4)；LED燈驅動電路(2)與LED燈(1)相連并控制LED燈(1)，若干個連有LED燈(1)的LED燈驅動電路(2)并聯接到電源(5)上形成多路LED燈，電源紋波信號采集電路(3)接到電源(5)上并采集若干個LED燈驅動電路(2)對電源(5)產生的電源紋波，電源紋波信號采集電路(3)通過USB轉接口將采集到的電源紋波傳輸到信號處理器(4)；

所述信號處理器(4)中輸入混合紋波信號，對混合紋波信號進行處理的方法包括以下步驟：

1)對混合紋波信號進行j層分解，分解重構后獲得混合紋波信號的小波系數和尺度系數；

2)選取小波系數和尺度系數，建立信號分解矩陣，對信號分解矩陣進行降維重構，獲得多通道信號

3)將多通道信號進行白化處理獲得白化多通道信號對分離矩陣M隨機賦初始值，利用白化多通道信號將分離矩陣M不斷迭代至前一個分離矩陣M_k-1與當前的分離矩陣M_k的誤差滿足∑∑|M_k-M_k-1|≤σ，獲得最終的分離矩陣M；其中，σ為誤差，滿足0σ1，k為分離矩陣M迭代的次數，∑∑|M_k-M_k-1|表示分離矩陣M_k與分離矩陣M_k-1作差后獲得中間矩陣，對中間矩陣中所有元素進行求和后獲得結果；計算獲得原始多通道信號其中O(t)＝[O₁(t),O₂(t),···,O_N(t)]，O₁(t)表示第1個原始通道信號，N表示總共有N路LED燈；

4)將原始多通道信號O(t)中的每個子原始通道信號均轉換成方波信號，計算每個方波信號的占空比，形成總占空比q＝[q₁,q₂,···,q_N]，由總占空比q得N盞LED燈亮度L＝[L₁,L₂,···,L_N]，其中，占空比與LED燈亮度等比例對應，當占空比為1時，LED燈為最亮的工作狀態；當占空比為0時，LED燈完全熄滅；

所述步驟1)具體為：

利用Hilbert變換的復小波函數基對混合紋波信號進行j層分解，分解重構后獲得分解信號Y，從分解信號Y中可得混合紋波信號的小波系數和尺度系數：

其中d_i為分解信號Y中第i個小波系數，c_j為分解信號Y中第j個尺度系數；

所述步驟2)具體為：

對信號分解矩陣Q進行降維重構，獲得多通道信號

選取小波系數d₁,d₂,···,d_j和尺度系數c_j，其中，d₁表示第1個小波系數，d₂表示第2個小波系數，d_j表示第j個小波系數，建立信號分解矩陣Q＝[c_j,d₁,d₂,···,d_j]^T，計算協方差矩陣S的特征值Λ＝[λ₁,λ₂,...,λ_j+1]以及對應的特征向量V＝[ω₁,ω₂,...,ω_j+1]：

其中，u₁表示尺度系數c_j的均值，u₂表示小波系數d₁的均值，u_j+1表示小波系數d_j的均值，T表示轉置操作，λ₁表示協方差矩陣S中第1個特征值，λ_j+1表示協方差矩陣S中第j+1個特征值，ω₁表示協方差矩陣S中第1個特征向量，ω_j+1表示協方差矩陣S中第j+1個特征向量；

將特征值Λ＝[λ₁,λ₂,...,λ_j+1]從大到小進行排序，依次選擇N-1個特征值，其中N表示LED燈的個數，從信號分解矩陣Q中選出與N-1個特征值所對應的特征值序號的N-1個信號分量與混合紋波信號共同組成多通道信號

所述步驟3)具體為：

將多通道信號采用以下公式進行白化處理獲得白化多通道信號

對分離矩陣M隨機賦初始值，利用下列公式將分離矩陣M不斷迭代至前一個分離矩陣M_k-1與當前的分離矩陣M_k的誤差滿足∑∑|M_k-M_k-1|≤σ，獲得最終的分離矩陣M；

其中，表示累積分布函數，表示概率分布函數，m_k-1表示第k-1次迭代獲得的分離矩陣M中某一行，y表示白化多通道信號中與m_k-1相同的行序號的一行，m_k表示第k次迭代獲得的分離矩陣M中與m_k-1相同的行序號的一行，M_k-1表示第k-1次迭代計算所得的分離矩陣M，M_k表示第k次迭代計算所得的分離矩陣M，E{}表示期望操作，T表示轉置操作；

最后，計算原始多通道信號