一种计算机联锁与联锁测试平台非平稳信号分类方法技术

本发明专利技术涉及针对计算机联锁与联锁测试平台持续发出的非平稳信号的特征和现实中难以获得大量典型变化样本的实际情况，发明专利技术根据于总体平均经验进行模态分解，从而以支持向量机的信号状态信息分类的判断方法。首先通过总体平均经验模态分解方法将非平稳的原始信号分解成若干个平稳的函数；状态信息发生不同的变化时，在不同频带内的信号能量值会发生改变，故可通过计算不同信号的能量熵判断是否发生变化；从这种变化中将包含有主要变化信息的分量中提取出来的能量特征作为输入建立支持向量机，判断非平稳信号的状态信息的工作状态和变化类型。

A method for classification of non-stationary signals in computer interlocking and interlocking test platform

The present invention relates to the characteristics and reality of non-stationary signal computer interlocking and interlocking test platform can emit the difficulty to obtain a large number of changes in the sample of the actual situation, according to the invention in overall average experience mode decomposition, so as to judge signal state information classification of support vector machine. Firstly, the overall average EMD will smooth the original signal is decomposed into several smooth functions; different state information occurs, the energy of the signal in the different frequency band values will be changed, it can be through the energy entropy calculation of different signal judgment is whether the change; from this change will contain energy feature the main change information extracted component as the input to establish support vector machine, the state information of the working state of non-stationary signal and determine the type of change.

【技术实现步骤摘要】
一种计算机联锁与联锁测试平台非平稳信号分类方法
本专利技术涉及一种铁路信号领域，涉及一种计算机联锁与联锁测试平台信号分类方法。
技术介绍
计算机联锁与联锁测试平台一般会有被测联锁系统、仿真接口模块，测试平台这三种设备，其中被测联锁系统一般包括有联锁计算机，IO接口单元，联锁计算机与IO接口单元用CAN总线相连；仿真接口模块包括驱动继电器、驱动模块、采集模块、采集继电器、中央处理单元；被测联锁系统要持续产生的不同的状态进行启动，呈现现场使用的状态；IO接口单元的IO输出至采集继电器部分来驱动采集继电器，采集模块通过被测联锁系统不同的信号状态后，从而达到判断不同的铁路设备的目的；因此需要要有效地应用于状态信息的变化分类。要有一种合适于计算机联锁与联锁测试平台的基于总体平均经验模态分解奇异值熵和支持向量机的状态信息变化分类方法以供现场复杂的设备信号的判断分类。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种计算机联锁与联锁测试平台信号分类方法以解决以上问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：被测联锁系统、仿真接口模块，测试平台；被测联锁系统包括：联锁计算机，IO接口单元，的联锁计算机与IO接口单元用CAN总线相连；仿真接口模块包括驱动继电器、驱动模块、采集模块、采集继电器、中央处理单元；被测联锁系统要持续产生的不同的非平稳的原始信号状态进行启动，呈现现场使用的状态；IO接口单元的IO输出至采集继电器部分来驱动采集继电器，采集模块采集被测联锁系统不同的非平稳的原始信号状态后，通过观察装置判断不同的设备状态和信号类型是否正常的目的；设定不同的频带，在不同的频带内，将非平稳的原始信号分解成多个平稳的模态函数的状态信息，状态信息在对应的不同的频带内作为单一分量，状态信息发生不同的变化时，在不同频带内的状态信息的能量值会发生改变，并计算不同状态信息的能量熵；从包含有主要变化信息的单一分量中提取出来的能量特征作为输入建立支持向量机，判断状态信息的工作状态和变化类型；并进行状态信息的工作状态和变化类型的分类；由于相关函数和功率谱的非平稳信号的统计量是时变函数，计算机联锁与联锁测试平台在测试时采集非平稳的原始信号获取在频域或者时域的特性，得到非平稳的原始信号的频谱随时间的变化情况；当非平稳的原始信号由多个成分组成时，用傅里叶变换进行分析；非平稳的原始信号分解成多个平稳的模态函数的状态信息的方法为离散小波分解，使用支持向量机作为分类器对非平稳的原始信号进行分类；最后使用支持向量机进行非平稳的原始信号识别；通过得到非平稳的原始信号在不同的频带的特征信息，并直接在原始信号样本中进行分析，得到更全面、更准确地刻画被测联锁系统中发出的非平稳的原始信号特征。附图说明图1是本专利技术一种计算机联锁与联锁测试平台信号分类的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一：如图1：针对计算机联锁与联锁测试平台的非平稳特征和现实中难以获得大量典型变化样本的实际情况，专利技术基于总体平均经验模态分解和支持向量机的状态信息变化分类方法；通过总体平均经验模态分解方法将非平稳的原始信号分解成若干个平稳的模态函数；状态信息发生不同的变化时，在不同频带内的信号能量值会发生改变，可通过计算不同信号的能量熵判断是否发生变化；从包含有主要变化信息的分量中提取出来的能量特征作为输入建立支持向量机，判断状态信息的工作状态和变化类型；有效地应用于状态信息的变化分类；计算机联锁与联锁测试平台一般会有被测联锁系统、仿真接口模块，测试平台这三种设备，其中被测联锁系统一般包括有联锁计算机，IO接口单元，联锁计算机与IO接口单元用CAN总线相连；仿真接口模块包括驱动继电器、驱动模块、采集模块、采集继电器、中央处理单元；被测联锁系统要持续产生的不同的状态进行启动，呈现现场使用的状态；IO接口单元的IO输出至采集继电器部分来驱动采集继电器，采集模块通过被测联锁系统不同的信号状态后，从而达到判断不同的铁路设备的目的；因此需要要有效地应用于状态信息的变化分类；要有一种合适于计算机联锁与联锁测试平台的基于总体平均经验模态分解奇异值熵和支持向量机的状态信息变化分类方法以供现场复杂的设备信号的判断分类；计算机联锁与联锁测试平台在模拟现场测试过程中要发出各种信号以模拟各种不同状态的发生，比如说故障，冲击、摩擦、涡动、失速以及非平稳振荡等状态，但这些状态发出后，就有可能在接收时产生采集信号的非平稳性，即当所述非平稳的原始信号产生或发展时将引起动态信号出现非平稳性时需要一种模态分类和状态信息变化分类方法以供采集模块采集；在这种情况下，一般来说，非平稳性可以表示某些所述非平稳的原始信号的存在；种种情况表明，从工程中获取的动态信号，它们的平稳性是相对的、局部的，而非平稳性则是绝对的、广泛的；由于相关函数、功率谱等非平稳信号的统计量是时变函数，计算机联锁与联锁测试平台测试时采集这些信号需要了解在频域或者时域的特性，还需要得到信号的频谱随时间的变化情况；为此，本专利技术利用时间和频率的联合函数来表示这些信号，这种表示方法称为信号的时频表示；在实际中，被测联锁系统和被测系统的信号分布的主要缺点是存在交叉干扰项的问题；是指当信号由多个成分组成时，可以傅里叶变换进行分析，而信号分布中的两两成分之间时频中心坐标的中点处有一些无任何物理意义的振荡分量存在，它们提供的是虚假的能量分布，从而影响了信号分布的物理解释；交叉干扰的存在造成了信号的时频特征模糊不清的现象，因此如何对交叉干扰项进行抑制，对利用瞬时对称相关函数的傅里叶变换进行分析非常重要；为了解决这一问题，本专利技术做了大量的工作，专利技术一些改进的方法找到能够完全消除交叉干扰项而又不损害瞬傅里叶变换有用特性的方法，针对目前基于经验模态分解的振荡信号降噪方法不能同时较好地处理高频内蕴模态函数与低频内蕴模态函数的噪声问题，专利技术一种改进的基于经验模态分解的降噪方法，结合现有的两种基于经验模态分解降噪方法的优点，分别对高频内蕴模态函数与低频内蕴模态函数采用不同的降噪方法；仿真和结果表明改进的基于经验模态分解的降噪方法具有更好地降噪性能；实施例二：被测联锁系统、仿真接口模块，测试平台；被测联锁系统包括：联锁计算机，IO接口单元，的联锁计算机与IO接口单元用CAN总线相连；仿真接口模块包括驱动继电器、驱动模块、采集模块、采集继电器、中央处理单元；被测联锁系统要持续产生的不同的状态进行启动，呈现现场使用的状态；IO接口单元的IO输出至采集继电器部分来驱动采集继电器，采集模块采集被测联锁系统不同的所述非平稳的原始信号状态后，通过观察装置判断不同的设备信号的目的；首先将所述非平稳的原始信号进行离散小波分解，然后利用分解后各频带的相对小波能量作为特征向量，最后使用支持向量机作为分类器对所述非平稳的原始信号进行分类；计算分解后得到的各个频带的样本嫡值作为特征向量，最后使用支持向量机进行所述非平稳的原始信号识别；通过得到所述非平稳的原始信号在不同频带的特征信息，与直接利用原始信号样本嫡分析相比可以更全面、更准确地刻画所述非平稳的原始信号特征；所述非平稳的原始信号分类表明该方法取得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机联锁与联锁测试平台非平稳信号分类方法，其特征在于，包含被测联锁系统、仿真接口模块，测试平台；所述被测联锁系统包括：联锁计算机，IO接口单元，所述的联锁计算机与所述IO接口单元用CAN总线相连；所述仿真接口模块包括驱动继电器、驱动模块、采集模块、采集继电器、中央处理单元；所述被测联锁系统要持续产生的不同的所述非平稳的原始信号状态进行启动，呈现现场使用的状态；所述IO接口单元的IO输出至所述采集继电器部分来驱动所述采集继电器，所述采集模块采集被测联锁系统发出的不同的所述非平稳的原始信号状态后，通过观察装置判断不同的设备状态和信号类型是否正常的目的；设定不同的频带，在所述不同的频带内，将所述非平稳的原始信号分解成多个平稳的模态函数的状态信息，所述状态信息在对应的所述不同的频带内作为单一分量，所述状态信息发生不同的变化时，在所述不同频带内的所述状态信息的能量值会发生改变，并计算不同所述状态信息的能量熵；从包含有主要变化信息的所述单一分量中提取出来的能量特征作为输入建立支持向量机，判断所述状态信息的工作状态和变化类型；并进行所述状态信息的工作状态和变化类型的分类；由于相关函数和功率谱的非平稳信号的统计量是时变函数，所述计算机联锁与联锁测试平台在测试时采集所述非平稳的原始信号获取在频域或者时域的特性，得到所述非平稳的原始信号的频谱随时间的变化情况；当所述非平稳的原始信号由多个成分组成时，用傅里叶变换进行分析；所述非平稳的原始信号分解成多个平稳的模态函数的状态信息的方法为离散小波分解，使用所述支持向量机作为分类器对所述非平稳的原始信号进行分类；最后使用支持向量机进行所述非平稳的原始信号识别；通过得到所述非平稳的原始信号在所述不同的频带的特征信息，并直接在原始信号样本中进行分析，得到更全面、更准确地刻画所述被测联锁系统中发出的所述非平稳的原始信号特征。...

【技术特征摘要】
1.一种计算机联锁与联锁测试平台非平稳信号分类方法，其特征在于，包含被测联锁系统、仿真接口模块，测试平台；所述被测联锁系统包括：联锁计算机，IO接口单元，所述的联锁计算机与所述IO接口单元用CAN总线相连；所述仿真接口模块包括驱动继电器、驱动模块、采集模块、采集继电器、中央处理单元；所述被测联锁系统要持续产生的不同的所述非平稳的原始信号状态进行启动，呈现现场使用的状态；所述IO接口单元的IO输出至所述采集继电器部分来驱动所述采集继电器，所述采集模块采集被测联锁系统发出的不同的所述非平稳的原始信号状态后，通过观察装置判断不同的设备状态和信号类型是否正常的目的；设定不同的频带，在所述不同的频带内，将所述非平稳的原始信号分解成多个平稳的模态函数的状态信息，所述状态信息在对应的所述不同的频带内作为单一分量，所述状态信息发生不同的变化时，在所述不同频带内的所述状态信息的能量值会发生改变，...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘敏，
申请(专利权)人：潘敏，
类型：发明
国别省市：安徽,34