欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2017108044815
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于字典学习的自适应微震数据压缩感知方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:读取微震信号的监测数据时序序列X(t),其中t=1,2,...,N;

步骤2:根据微震信号的特征构造自适应冗余字典D;

步骤3:根据微震信号的能量和稀疏度确定采样数目M;

具体包括如下步骤:

步骤3.1:根据步骤2得到训练后的字典D,对信号在字典D上的投影系数进行分析,确定信号的稀疏度K,具体包括如下步骤:步骤3.1.1:根据公式(5)计算目标信号X在稀疏基上的投影系数:其中,bj为投影系数;dj(j=1,2,...,N)为字典D的第j列,为训练字典;

步骤3.1.2:根据公式(6)计算稀疏系数的均值:其中,N为信号长度;

步骤3.1.3:通过循环确定微震信号的稀疏度,若 则令K=K+1,其中c为设定的参数,通过调节参数c可以调整稀疏度的大小;

步骤3.2:根据公式(7)计算目标信号X的能量E:其中,L为信号长度,xi为采样点;

步骤3.3:根据历史微震信号设定能量阈值E0、E1,且E0

若:判断结果为E

或判断结果为E0

或判断结果为E>E1,根据步骤3.1求得稀疏度K,采样数M为:M=[C3K*log(N/K)]                (10);

其中,C1,C2,C3为调节参数,可以控制采样数的大小,K为信号稀疏度,N为信号长度;

步骤4:通过压缩感知方法进行采样,得到样本Y(t),其中t=1,2,...,M;

步骤5:存储、传输采样得到的Y(t)并在终端重构微震信号的检测数据时序序列X(t)。

2.根据权利要求书1所述的基于字典学习的自适应微震数据压缩感知方法,其特征在于:在步骤2中,根据K-SVD方法构造自使用冗余字典D,K-SVD训练字典的过程如公式(1)所示:其中,S为训练样本矩阵,训练样本由原始信号构成,dj(j=1,2,...,N)为字典D的第j列,A为稀疏向量构成的矩阵,aj(j=1,2,...,N)表示A的第j行,反映了训练字典dj分量在各个训练样本稀疏分解过程中稀疏系数的大小,ai表示A的第i行,di为待训练字典原子,Ei表示去掉原子的di成分在所有N个样本中造成的误差,在K-SVD训练过程中,字典原子的训练逐个进行,对ai进行去零收缩,定义ωi如公式(2)所示:ωi={k|1≤k≤N,ai(k)≠0}            (2);

定义Ωi为一个N×|ωi|的矩阵,在(ωi(j),j)处为1,其他位置为0;

则去零收缩如公式(3)所示:

其中, 为去零收缩后的矩阵,训练字典原子的训练更新结果通过奇异值分解赋值,对进行奇异值分解:其中U为N×N正交矩阵,∑为N×|ωi|的矩阵,V为|ωi|×|ωi|的正交矩阵,利用U的第一列元素对训练字典原子进行赋值,即完成了一个原子的训练过程,在K-SVD训练过程中,字典原子的训练逐个进行,每个字典原子的训练重复上述过程,直至整个字典训练完毕。

3.根据权利要求书1所述的基于字典学习的自适应微震数据压缩感知方法,其特征在于:在步骤4中,压缩感知模型为:Y=ΦX=ΦΨθ=Θθ   (11);

其中,X为目标信号,Φ为观测矩阵,Ψ为稀疏基,θ为稀疏基变换后的稀疏系数,Θ=ΦΨ为感知矩阵;

所述的压缩感知方法,具体包括如下步骤:

步骤4.1:根据自适应冗余字典D,通过稀疏变换得到θ;

步骤4.2:根据采样数目M,构造M维的随机高斯观测矩阵Φ;

步骤4.3:根据Y(t)=Φθ得到Y(t)。

4.根据权利要求书1所述的基于字典学习的自适应微震数据压缩感知方法,其特征在于:在步骤5中,重构模型为:其中,l0为l0-范数;

根据公式(13)完成重构;

当Θ满足约束等距(RIP)性质时,可以通过最小l0范数实现θ的精确重构,进而再由θ实现X的精确重构。