[發(fā)明專利]信號(hào)的級(jí)聯(lián)降噪方法、降噪系統(tǒng)、自適應(yīng)濾波

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210547829.8
• 申請(qǐng)日: 2022-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN115137373A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃肖山;胥紅來;章希睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 博睿康醫(yī)療科技（上海）有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/372
• 分類號(hào): A61B5/372
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

1.一種信號(hào)的級(jí)聯(lián)降噪方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，預(yù)降噪；

步驟S2，根據(jù)預(yù)降噪結(jié)果選擇相應(yīng)的自適應(yīng)濾波，以針對(duì)性濾除信號(hào)中的噪聲；其中

所述自適應(yīng)濾波的優(yōu)化參數(shù)根據(jù)預(yù)降噪后的信號(hào)獲取。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)的級(jí)聯(lián)降噪方法，其特征在于，

所述預(yù)降噪包括去除工頻干擾、去除寬頻噪聲中的至少一種；其中

所述去除工頻干擾包括：采用窄阻帶頻域?yàn)V波方式預(yù)濾除固定強(qiáng)噪聲；以及

所述去除寬頻噪聲包括：采用低通濾波濾除高頻噪聲；

所述采用窄阻帶頻域?yàn)V波方式預(yù)濾除固定強(qiáng)噪聲包括：

設(shè)置數(shù)字陷波器，即令系統(tǒng)函數(shù)h(z)在頻率±ω₀處的響應(yīng)為零點(diǎn)；

離開頻率±ω₀后的響應(yīng)迅速恢復(fù)到常數(shù)，即極點(diǎn)；

系統(tǒng)函數(shù)h(z)為

式中，z表示Z-變換后系統(tǒng)函數(shù)的自變量，j表示虛數(shù)單位；所述數(shù)字陷波器為2階IIR濾波器，其系數(shù)分別為b＝[1,-2cosω₀,1]，

a＝[1,-2αcosω₀,α²]，ω₀為陷波頻率，1-α為-3dB的歸一化阻帶寬度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)的級(jí)聯(lián)降噪方法，其特征在于，

所述自適應(yīng)濾波包括維納濾波、RLS自適應(yīng)濾波、LMS自適應(yīng)濾波、卡爾曼濾波中的至少一種；

所述預(yù)降噪結(jié)果為預(yù)降噪后的信號(hào)中是否含有平穩(wěn)噪聲和非平穩(wěn)噪聲；

所述根據(jù)預(yù)降噪結(jié)果選擇相應(yīng)的自適應(yīng)濾波包括：

當(dāng)預(yù)降噪后的信號(hào)中含有平穩(wěn)噪聲時(shí)，所述自適應(yīng)濾波選擇維納濾波、RLS自適應(yīng)濾波中的至少一種；

當(dāng)預(yù)降噪后的信號(hào)中含有非平穩(wěn)噪聲時(shí)，所述自適應(yīng)濾波選擇LMS自適應(yīng)濾波、卡爾曼濾波中的至少一種；

當(dāng)預(yù)降噪后的信號(hào)中同時(shí)含有平穩(wěn)噪聲和非平穩(wěn)噪聲時(shí)，所述自適應(yīng)濾波選擇LMS自適應(yīng)濾波、卡爾曼濾波中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號(hào)的級(jí)聯(lián)降噪方法，其特征在于，

所述預(yù)降噪后的信號(hào)中是否含有平穩(wěn)噪聲和非平穩(wěn)噪聲的判定方法包括：計(jì)算噪聲的統(tǒng)計(jì)特性；若統(tǒng)計(jì)特性隨時(shí)間變化，則是非平穩(wěn)噪聲，否則是平穩(wěn)噪聲。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號(hào)的級(jí)聯(lián)降噪方法，其特征在于，

所述維納濾波的優(yōu)化參數(shù)包括階數(shù)；

所述RLS自適應(yīng)濾波的優(yōu)化參數(shù)包括步進(jìn)、遺忘因子；

所述LMS自適應(yīng)濾波的優(yōu)化參數(shù)包括步進(jìn)；

所述卡爾曼濾波的優(yōu)化參數(shù)包括協(xié)方差初值；

當(dāng)自適應(yīng)濾波選擇RLS自適應(yīng)濾波或LMS自適應(yīng)濾波時(shí)，所述步進(jìn)根據(jù)預(yù)降噪后信號(hào)中正弦波的比重進(jìn)行優(yōu)化，即

所述步進(jìn)的大小與正弦波的比重值正相關(guān)；

所述步進(jìn)根據(jù)預(yù)降噪后信號(hào)中正弦波的比重進(jìn)行優(yōu)化包括：

把離線信號(hào)的過零次數(shù)/秒的取值范圍切分成若干子區(qū)間；

把每個(gè)子區(qū)間進(jìn)行優(yōu)化得到對(duì)應(yīng)的一組步進(jìn)，形成步進(jìn)表；

根據(jù)實(shí)時(shí)信號(hào)獲取的過零次數(shù)/秒與步進(jìn)表對(duì)比，選取對(duì)應(yīng)子區(qū)間的步進(jìn)。