一种基于极值‑留数分解的海洋平台振动响应消噪方法技术

本发明专利技术涉及一种基于极值‑留数分解的海洋平台振动响应消噪方法，包括数据截段、有义成分选取、极值‑留数低阶状态空间求解和、消噪信号重构等步骤。该方法直接对响应信号进行处理，将实测数据分解为真实成分和噪声成分，通过频谱信号，选取真实成分的极值和留数，无需系统信息和核函数；且对于较长数据段，使用滑动窗进行分段处理，并创建频率窗口，依据幅频图对截取的每段数据进行有义成分选取，具有较高的计算效率；该方法适用于工程上大多数结构响应数据的消噪以及高背景噪声数据的信号消噪，具有广阔的工程应用范围及应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于极值-留数分解的海洋平台振动响应消噪方法
本专利技术涉及响应信号去噪领域，具体涉及一种基于极值-留数分解的海洋平台振动响应消噪方法，针对在风、浪、流等复杂海洋环境荷载作用下海上风电、海洋平台等结构实测数据的信号消噪。
技术介绍
对海洋结构进行测试时，响应信号中往往包含大量环境噪声，这些噪声对响应信号的后续处理有较大影响。传统的信号消噪方法有基于奇异值分解(SVD)的低秩逼近算法、小波消噪方法以及卡尔曼滤波等方法，这些方法对低能量噪声有较好的消噪效果，但在使用时都有一定局限性。基于奇异值分解(SVD)的低秩逼近算法，是对响应数据构成的Hankel矩阵进行SVD分解，较小的奇异值对应噪声成份，将其置为零从而达到消噪目的，对信噪比较小的信号消噪效果理想；但当噪声能量较大时，噪声成分对应的奇异值可能比结构固有成分对应的奇异值更大，从而表现出消噪局限性；另外，当响应数据较大时，导致Hankel矩阵的维数较大，进行SVD分解会消耗大量计算机资源，数据点较多时运算效率低下，甚至无法完成计算。小波消噪方法是在频域内对频响函数(FRF)运用小波分解进行消噪，并将该方法应用于2自由度质量-弹簧-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于极值‑留数分解的海洋平台振动响应消噪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、数据截段：对响应数据yn(n＝1,2,…)进行截段处理，得到

【技术特征摘要】
1.一种基于极值-留数分解的海洋平台振动响应消噪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、数据截段：对响应数据yn(n＝1,2,…)进行截段处理，得到其中，为从原始响应数据中截取的等长数据段，n0为等长数据的长度；步骤S2、有义成分选取：对截取的数据段进行傅里叶分析，创建频率窗口，根据幅频图选取数据段中能量较大的有义成分，所述有义成分包含于频率窗口中；步骤S3、极值-留数低阶状态空间求解:对截取的数据段进行Prony分解，求解极值和留数，并根据步骤S2将实测数据分解为真实成分和噪声成分，用极值和留数表征；步骤S4、消噪信号重构。2.根据权利要求1所述的信号消噪方法，其特征在于：所述步骤S2中有义成分选取具体包括以下步骤：步骤S21、分段信号离散傅里叶变换：对截取的每段信号分别进行傅里叶变换，得到步骤S22、绘制幅频图：根据采样频率fs得到幅频图的频率绘制f(l)～|Y(l)|关系图，即幅频图；步骤S23、以幅频图峰值处对应的频率fp为中心频率，设置频率窗口宽度h，得到有义成分的频率窗口范围为3.根据权利要求2所述的信号消噪方法，其特征在于：所述步骤S3中，极值-留数低阶状态空间求解方法具体如下：步骤S31、离散响应信号Prony分解：式中，p为分解阶次，Δt为采样间隔，λm＝-αm+iωm为极值，为对应的留数，αm为阻尼系数，ωm为角频率，Am...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福顺，卢洪超，金磊，陈杰峰，刘程程，齐聪山，崔高杰，高树健，汪沐阳，周星宇，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37