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专利号: 2018107967061
申请人: 沈阳建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:获取监测对象的含噪的信号构建时间序列。

步骤二:对时间序列进行离散小波包分解,根据小波系数计算各分解层数的定级指标,根据定级指标确定最优分解层数。

步骤三:估算各分解层级中真实信号的小波系数。

步骤四:根据估算的小波系数利用小波包逆变换公式对原始信号重构,从而得到去噪后的信号。

2.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于:步骤一中所述的含噪的信号为加速度信号。

3.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于:步骤一所述的信号中,真实信号与噪声信号具有不同的概率分布类型。

4.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于:步骤二中所用基小波为正交小波;且步骤二中最大分解层数2

5.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于:步骤三中,尽可能精确描述信号及噪声的小波系数概率分布pG和pε,若步骤二中采用正交小波基,pG和pε可用x(ti)和ε(ti)的概率分布表示。

6.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于:步骤四中,采用信噪比(SNR)和时域分析两种方法对去噪效果进行评估。

7.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于:步骤一:基于传感器实测的含噪信号,截取包含信号特征的一段构建时间序列y(ti);采样频率应符合香农采样定理;设y(ti)=x(ti)+ε(ti),i=1,2,…,2J,其中x(ti)和ε(ti)为真实信号及真实噪声信号的时间序列,J=log2N;降噪目的是获得x(ti)的预估值。

8.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于,步骤二包括:(1)、选择分解层数j,对y(ti)进行小波包分解,得到原始信号第k个节点的缩放系数sjk和小波系数wjk,以下用分解系数mjk表示,k=1,2,…,P;P表示该层小波系数数量;

(2)、分别计算各分解层数的定级指标Kj、Sj,公式为:其中,

上述定级指标:Kj、Sj能反映该分解层级下,真实值与噪声值的概率分布的差异,Kj、Sj值越大表明该差异越大;

(3)、设分解层数为JK时,定级指标Kj取得最大值;分解层数为Js时,定级指标Sj取得最大值;

如果JK=JS,则选择Jw=JK为最优分解层数;

如果JK≠JS,则分别使Jw=JK和JS。

9.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于,步骤三包括:(1)、第j(j≤Js)分解层中,分解系数最小值为min(mj),最大值为max(mj);对区间[2min(mj),2max(mj)]进行2P等分,其中P等于该层小波系数数量;

(2)、令gji为第j分解层中,第i个等分点值:

(3)、计算 得到真实信号的分解系数的估计值,公式为:其中,pG、pε分别为真实信号和噪声信号的小波系数概率分布。

10.根据权利要求1所述的一种适用于非高斯信号的贝叶斯小波包降噪方法,其特征在于,步骤四包括:(1)、利用步骤二、步骤三分别计算出真实信号的预估缩放系数 与(2)、对时间序列进行重构得到最终去噪信号x*(ti),公式为:其中 ψ(ti)为小波的尺度函数和小波基函数;

(3)、步骤二中,当JK≠JS时,分别计算当分解层数为JK、JS重构的时间序列,记为计算 和 的信噪比(SNR),公式为:选择 和 中SNR值较大的作为最终得到的去噪信号。