Hankel矩阵结构优化方法、装置、计算设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种Hankel矩阵结构优化方法、装置、计算设备和存储介质，包括：设定迭代参数初始值，将矩阵重构有效阶次设定为k＝1；将矩阵参数L取不同值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线；检测所述关系曲线是否为特征信噪比曲线；将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N‑L；其中，N为信号长度，且N＞L，能够有效提升信号去噪的效率。

Hankel matrix structure optimization method, device, computing equipment and storage medium

【技术实现步骤摘要】
Hankel矩阵结构优化方法、装置、计算设备和存储介质
本专利技术涉及信号处理的
，特别涉及一种Hankel矩阵结构优化方法、装置、计算设备和存储介质。
技术介绍
在现有技术中，SVD(奇异值分解)去噪算法具有良好的稳定性和不变性，在信号处理领域有广泛应用，如轴承振动信号特征提取、生物信号处理等。SVD的主要特点是可将信号分解为多个分量信号的线性叠加，通过选取有用分量重构去噪信号，而SVD去噪效果由Hankel矩阵结构(包括行数和列数)和有效奇异值(或有效阶次)共同决定。目前，确定Hankel矩阵结构的常用方法是最大维数法，即尽可能使矩阵行数和列数之差为1，构建的矩阵呈方形或非常接近方形，但在实际应用中发现，若以去噪信噪比为参考指标，方形Hankel矩阵去噪效果并不理想，需要计算的奇异值多，计算时间较长，从而导致计算效率较低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种Hankel矩阵结构优化方法，能够有效提升信号去噪的效率。根据本专利技术的第一方面实施例的一种Hankel矩阵结构优化方法，包括：设定迭代参数初始值，将矩阵重构有效阶次设定为k＝1；将矩阵参数L取不同值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线；检测所述关系曲线是否为特征信噪比曲线；将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N-L；其中，N为信号长度，且N＞L。根据本专利技术实施例的Hankel矩阵结构优化方法，至少具有如下有益效果：将得到的信号数据构建成Hankel矩阵，通过对矩阵参数L取不同的值，并通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线，选取第一个具有对称结构、存在对称的全局最大波峰且波峰位于两端的信噪比曲线，从而得到特征信噪比曲线，将得到的特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，以得到新的矩阵参数L构建Hankel矩阵，此时的Hankel矩阵奇异值较少，除了可以有效提升信号去噪的效率，还可以保留更多的信号细节。根据本专利技术的一些实施例，所述将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N-L后，还包括：若所述有效阶次k的值小于预设最大有效阶次kmax，且未得到特征信噪比曲线，则将所述有效阶次k设定为k＝k+1,然后将矩阵参数L取不同的值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线，检测所述关系曲线是否为特征信噪比曲线，直到有效阶次k等于预设最大有效阶次kmax，得到多条所述特征信噪比曲线，其中，预设最大有效阶次kmax取N-L和L+1中的最小值。根据本专利技术的一些实施例，还包括：若检测所述关系曲线不是特征信噪比曲线，则有效阶次加1，则将矩阵参数L在预设范围内取不同值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线，直到检测所述关系曲线为所述特征信噪比曲线。根据本专利技术的一些实施例，所述将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N-L后，还包括：根据得到的所述矩阵参数L得到的矩阵，重新确定基于该矩阵的SVD奇异值。本专利技术实施例的第二方面，提供了一种Hankel矩阵结构优化装置，包括：初始值设定模块，用于设定迭代参数初始值，将矩阵重构有效阶次设定为k＝1；关系曲线构建模块，用于将矩阵参数L取不同值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线；关系曲线检测模块，用于检测所述关系曲线是否为特征信噪比曲线；矩阵参数提取模块，用于将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N-L；其中，N为信号长度，且N＞L。根据本专利技术的一些实施例，所述将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N-L后，还包括：若所述有效阶次k的值小于预设最大有效阶次kmax，且未得到特征信噪比曲线，则将所述有效阶次k设定为k＝k+1,然后将矩阵参数L取不同的值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线，检测所述关系曲线是否为特征信噪比曲线，直到有效阶次k等于预设最大有效阶次kmax，得到多条所述特征信噪比曲线，其中，预设最大有效阶次kmax取N-L和L+1中的最小值。根据本专利技术的一些实施例，还包括：若检测所述关系曲线不是特征信噪比曲线，则有效阶次加1，则将矩阵参数L在预设范围内取不同值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线，直到检测所述关系曲线为所述特征信噪比曲线。根据本专利技术的一些实施例，所述将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N-L后，还包括：根据得到的所述矩阵参数L得到的矩阵，重新确定基于该矩阵的SVD奇异值。本专利技术实施例的第三方面，提供了一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，所述处理器执行所述指令时实现所述Hankel矩阵结构优化方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现所述Hankel矩阵结构优化方法的步骤。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例的Hankel矩阵结构优化方法的流程图；图2为本专利技术实施例的计算设备的示意图；图3为本专利技术实施例的极化支路参数图；图4为本专利技术一具体实施例的不同阶次下信噪比曲线图；图5为本专利技术另一具体实施例的不同阶次下信噪比曲线图；图6为本专利技术实施例的不同结构的Hankel矩阵去噪指标图；图7为本专利技术实施例的测量信号与信噪比特征曲线图；图8为本专利技术实施例的选取不同矩阵的SVD去噪信号图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Hankel矩阵结构优化方法，其特征在于，包括：/n设定迭代参数初始值，将矩阵重构有效阶次设定为k＝1；/n将矩阵参数L取不同值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线；/n检测所述关系曲线是否为特征信噪比曲线；/n将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N-L；/n其中，N为信号长度，且N＞L。/n

【技术特征摘要】
1.一种Hankel矩阵结构优化方法，其特征在于，包括：
设定迭代参数初始值，将矩阵重构有效阶次设定为k＝1；
将矩阵参数L取不同值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线；
检测所述关系曲线是否为特征信噪比曲线；
将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，并将矩阵列数设置为L+1，矩阵行数设置为N-L；
其中，N为信号长度，且N＞L。


2.根据权利要求1所述的Hankel矩阵结构优化方法，其特征在于，所述将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，则矩阵列数为L+1，矩阵行数为N-L后，还包括：若所述有效阶次k的值小于预设最大有效阶次kmax，且未得到特征信噪比曲线，则将所述有效阶次k设定为k＝k+1,然后将矩阵参数L取不同的值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线，检测所述关系曲线是否为特征信噪比曲线，直到有效阶次k等于预设最大有效阶次kmax，得到多条所述特征信噪比曲线，其中，预设最大有效阶次kmax取N-L和L+1中的最小值。


3.根据权利要求1所述的Hankel矩阵结构优化方法，其特征在于，还包括：若检测所述关系曲线不是特征信噪比曲线，则有效阶次加1，将矩阵参数L在预设范围内取不同值构建Hankel矩阵，通过SVD重构信号并计算信噪比，得到信噪比与矩阵参数L的关系曲线，直到检测所述关系曲线为所述特征信噪比曲线。


4.根据权利要求1所述的Hankel矩阵结构优化方法，其特征在于，所述将所述特征信噪比曲线第一个峰值点坐标作为矩阵参数L的取值，则矩阵列数为L+1，矩阵行数为N-L后，还包括：根据得到的所述矩阵参数L得到的矩阵，重新确定基于该矩阵的SVD奇异值。


5.一种Hankel矩阵结构优化装置，其特征在于，包括：
初始值设定模块，用于设定迭代参数初始值，将矩阵重构有效阶次设定为k＝1；
关系曲线构建模块，用于将矩阵参数L取不同值构建Hankel...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶红疆，何益宏，汪倩文，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东;44