[發明專利]一種基于分級狀態機的信號解耦方法

有效

• 申請號: 202110881504.9
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113326469B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 秦華旺;徐明明;戴躍偉
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06F17/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明公開了一種基于分級狀態機的信號解耦方法，屬于信號處理技術處理領域，用于針對目標耦合信號序列中的各個目標耦合信號進行分類插補，隨后依次獲得各個目標耦合信號序列對應的各個狀態值、協方差值，構建對各目標耦合信號的非線性信號進行濾波的有限狀態機，并對各個目標耦合信號依次進行濾波、更新、擬合，獲得擬合后的目標耦合信號，利用解耦矩陣完成信號解耦。通過本發明的技術方案有效地解決了現有技術中對僅能通過卡爾曼濾波實現對線性系統進行濾波，無法對非線性系統進行濾波，并進一步對濾波后的信號進行解耦的問題，通過構建有限狀態機將本發明構建的解耦方法應用至任意線性、非線性系統中，提高解耦速度，擴大解耦范圍。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，具體而言涉及一種基于分級狀態機的信號解耦方法。

背景技術

有限狀態機，是一個特殊的有向圖，它包含一些狀態和連接這些狀態的有向弧。每一個有限狀態機都有一個起始狀態和一個終止狀態以及若干中間狀態，有限狀態機給工作流向帶來了無限的靈活性，但靈活性帶來的另一面是復雜性，因此如何合理地建立狀態機是以一個技術難點；

卡爾曼濾波算法常采用通用處理器串行執行軟件程序的工作方式來實現，但在對實時性要求高的場合，不滿足系統對運行速度的要求，且基于FPGA的卡爾曼濾波算法的硬件實現方法的研究尚少。

信號在收集過程中往往是多變量非線性的，變量間關系錯綜復雜，一個變量的波動往往會影響多個變量的變化，這就是耦合，用常規的控制方法難以達到對多變量精準控制的效果，而常用的卡爾曼濾波算法只適用于對線性系統的濾波，不適用于非線性系統，且不能對濾波后的信號進行解耦。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于分級狀態機的信號解耦方法，以解決現有技術中的問題，用于針對多變量系統在預設時間范圍內、所接收由各個目標耦合信號構成的目標耦合信號序列，執行以下操作：

步驟S1、將目標耦合信號序列中的各個目標耦合信號進行分類篩選，篩選出缺失預設指定屬性值的各個目標耦合信號，利用目標耦合信號序列中其余各目標耦合信號，對缺失預設指定屬性值的各目標耦合信號進行插補，隨后進入步驟S2；

步驟S2、分別針對目標耦合信號序列中的各個目標耦合信號，對目標耦合信號進行線性分析，并根據線性分析結果，對目標耦合信號依次進行狀態預測、協方差預測，基于狀態預測結果、以及協方差預測結果，獲得目標耦合信號所對應的狀態值、以及協方差值，及獲得各目標耦合信號分別所對應的狀態值、以及協方差值，進而獲得目標耦合信號序列對應預設時間范圍內的各個狀態值、以及各個協方差值；

步驟S3、根據目標耦合信號序列在預設時間范圍內對應的各個狀態值、各個協方差值，構建用于對目標耦合信號序列中各目標耦合信號的非線性信號進行濾波的有限狀態機，然后利用有限狀態機，對目標耦合信號序列中的非線性信號進行濾波，并更新目標耦合信號序列，隨后進入步驟S4；

步驟S4、將步驟S3中獲得的各個濾波值進行擬合，對擬合后的目標耦合信號利用解耦矩陣完成信號解耦。

進一步地，前述的步驟S1中，對缺失預設指定屬性值的目標耦合信號進行插補過程中，預設指定屬性值分為定距型屬性值和非定距型屬性值，對于缺失定距型屬性值的目標耦合信號，以其余各目標耦合信號對應該屬性存在值的平均值來插補該目標耦合信號對應的該屬性值，對于缺失非定距型屬性的目標耦合信號，以其余各目標耦合信號對應該屬性出現頻率最高的存在值來插補該目標耦合信號對應的該屬性值。

進一步地，前述的步驟S2包括以下步驟：