一种基于多径信号的轴心轨迹确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种基于多径信号的轴心轨迹确定方法及装置，所述方法包括：获取针对目标区域的每个流式数据帧的每个线性调频信号周期内的差拍信号，并对差拍信号进行变换处理，得到与差拍信号对应的目标信号；针对差拍信号对应的目标信号构成的距离谱，生成与距离谱对应的角度谱，并生成与目标区域对应的空间谱；基于预设恒虚警率算子，对空间谱进行区域识别处理，以将目标区域划分为多个二维位置区域；基于目标信号，确定每个二维位置区域对应的多径信号；基于预设半径约束圆拟合算法和多径信号，确定与每个二维位置区域对应的一维振动信号；基于每个二维位置区域对应的一维振动信号和预设迭代算法，确定与目标区域对应的二维轴心轨迹。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多径信号的轴心轨迹确定方法及装置
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种基于多径信号的轴心轨迹确定方法及装置。
技术介绍
在现代工业中，旋转机器是现代工业中的重要组成部件，可以通过对旋转机器的核心部件(即转子)的二维轴心轨迹，对旋转机器的运行工况进行监测，而如何准确的获取旋转机器的二维轴心轨迹，成为工业自动化监测场景中的关键问题。目前，可以基于压电陶瓷传感器、电涡流传感器等多个位移传感器，获取转子在X轴和Y轴上的一维位移，再根据运动合成的方法，通过X轴和Y轴上的一维位移，推算出转子的二维轴心轨迹。但是，上述方法需要预先通过校准仪对多个次位移传感器进行校准后才能完成电信号到位移信号的转换，同时还需要额外设备来完成多个传感器的高精度同步，因此，导致二维轴心轨迹的确定效率低，同时，通过运动合成的方法，确定二维轴心轨迹，也存在确定准确性差的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种基于多径信号的轴心轨迹确定方法及装置，以解决现有技术中在确定二维轴心轨迹时，存在的确定效率低以及确定准确性差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供的一种基于多径信号的轴心轨迹确定方法，所述方法包括：获取针对目标区域的每个流式数据帧的每个线性调频信号周期内的差拍信号，并基于预设傅里叶变换算法，对所述差拍信号进行变换处理，得到与所述差拍信号对应的目标信号，所述差拍信号为信号收发设备的发送信号的共轭与所述信号收发设备接收到的目标物体针对所述发送信号返回的反射信号的乘积；针对目标流式数据帧的目标线性调频信号周期内的所述差拍信号对应的所述目标信号构成的距离谱，以及预设鲁棒卡朋波束成形算法，生成与所述距离谱对应的角度谱，并基于所述距离谱和所述角度谱，生成与所述目标区域对应的空间谱，所述目标流式数据帧为所述流式数据帧中的任意一个数据帧，所述目标线性调频信号周期为所述目标流式数据帧对应的线性调频信号周期中的任意一个周期；基于预设恒虚警率算子，对所述空间谱进行区域识别处理，以将所述目标区域划分为多个二维位置区域；基于所述每个流式数据帧的每个线性调频信号周期内的目标信号，确定每个所述二维位置区域对应的多径信号，所述多径信号包括来自不同的所述流式数据帧的不同的所述线性调频信号周期的、且采样时间等效的所述目标信号；基于预设半径约束圆拟合算法和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域对应的一维振动信号；基于所述每个二维位置区域对应的一维振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的二维轴心轨迹，所述预设迭代算法为基于所述一维振动信号在预设观察角度上的投影，对确定的所述二维轴心轨迹进行迭代处理，以获取所述二维轴心轨迹。可选地，所述基于预设半径约束圆拟合算法和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域对应的一维振动信号，包括：基于所述预设半径约束圆拟合算法、预设圆心方向约束、预设圆弧半径约束和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域的多径信号对应的静态杂波分量；基于每个所述二维位置区域的多径信号以及对应的所述静态杂波分量，确定与每个所述二维位置区域对应的所述一维振动信号。可选地，在所述基于所述预设半径约束圆拟合算法、预设圆心方向约束、预设圆弧半径约束和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域的多径信号对应的静态杂波分量之前，还包括：在预设复信号平面内，获取由每个所述二维位置区域对应的多径信号构成的圆弧的中心点；基于预设搜索步长和所述圆弧的中心点，确定多个所述圆弧的圆心点；获取每个所述圆弧的圆心点到所述圆弧的中心点的第一圆心方向；将每个所述二维位置区域对应的多径信号投影到每个所述第一圆心方向上，以得到与每个所述第一圆心方向对应的投影序列频谱；获取所述与每个所述第一圆心方向对应的投影序列频谱在预设频段上的峰度，并获取所述与每个所述第一圆心方向对应的投影序列频谱在所述预设频段上的频谱能量与所述投影序列频谱的频谱能量之间的比值；基于与每个所述第一圆心方向对应的所述峰度和所述比值，确定目标度量标准；基于所述目标度量标准，确定所述第一圆心方向中的目标圆心方向，并基于所述目标圆心方向，确定所述预设圆心方向约束；将所述每个二维位置区域的多径信号，基于所述目标圆心方向，在所述预设复信号平面进行投影，得到对应的投影序列，并获取所述投影序列的投影高度；基于所述投影高度和预设振幅范围，确定所述预设圆弧半径约束。可选地，在所述基于所述每个二维位置区域对应的一维振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的二维轴心轨迹之前，还包括：基于预设密度聚类筛选算法，对所述每个二维位置区域对应的一维振动信号进行聚类处理，得到多个聚类簇，所述预设密度聚类筛选算法为基于所述一维振动信号的预设权重，以及基于所述一维振动信号对应的二维位置区域之间的相位关系进行聚类的算法；基于每个所述聚类簇内包含的一维振动信号，确定每个所述聚类簇的目标振动信号；所述基于所述每个二维位置区域对应的一维振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的二维轴心轨迹，所述预设迭代算法为基于所述一维振动信号在预设观察角度上的投影，对确定的所述二维轴心轨迹进行迭代处理，以获取所述二维轴心轨迹，包括：基于每个所述聚类簇的目标振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的所述二维轴心轨迹，所述预设迭代算法为基于所述目标振动信号在预设观察角度上的投影，对确定的所述二维轴心轨迹进行迭代处理，以获取所述二维轴心轨迹。可选地，所述基于预设密度聚类筛选算法，对所述每个二维位置区域对应的一维振动信号进行聚类处理，得到多个聚类簇，包括：基于所述预设半径约束圆拟合算法和每个所述二维位置区域对应的多径信号，获取所述圆弧拟合处理后得到的目标圆弧半径；基于所述目标度量标准、所述目标圆弧半径、所述每个二维位置区域对应的一维振动信号的频谱峰度和频谱能量，确定所述每个二维位置区域对应的一维振动信号的预设权重；基于所述每个二维位置区域对应的一维振动信号的预设权重，对所述每个二维位置区域对应的一维振动信号进行筛选处理，以得到与每个所述二维位置区域对应的第二振动信号；基于所述每个二维位置区域对应的第二振动信号，确定对应的距离度量矩阵，所述距离度量矩阵由每两个所述第二振动信号之间的相位值确定；基于所述距离度量矩阵，对所述每个二维位置区域对应的第二振动信号进行聚类处理，得到所述多个聚类簇；所述基于每个所述聚类簇内包含的一维振动信号，确定每个所述聚类簇的目标振动信号，包括：基于每个所述聚类簇内包含的所述第二振动信号，确定每个所述聚类簇的目标振动信号。可选地，所述基于每个所述聚类簇的目标振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的二维轴心轨迹，包括：基于每个所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多径信号的轴心轨迹确定方法，其特征在于，包括：/n获取针对目标区域的每个流式数据帧的每个线性调频信号周期内的差拍信号，并基于预设傅里叶变换算法，对所述差拍信号进行变换处理，得到与所述差拍信号对应的目标信号，所述差拍信号为信号收发设备的发送信号的共轭与所述信号收发设备接收到的目标物体针对所述发送信号返回的反射信号的乘积；/n针对目标流式数据帧的目标线性调频信号周期内的所述差拍信号对应的所述目标信号构成的距离谱，以及预设鲁棒卡朋波束成形算法，生成与所述距离谱对应的角度谱，并基于所述距离谱和所述角度谱，生成与所述目标区域对应的空间谱，所述目标流式数据帧为所述流式数据帧中的任意一个数据帧，所述目标线性调频信号周期为所述目标流式数据帧对应的线性调频信号周期中的任意一个周期；/n基于预设恒虚警率算子，对所述空间谱进行区域识别处理，以将所述目标区域划分为多个二维位置区域；/n基于所述每个流式数据帧的每个线性调频信号周期内的目标信号，确定每个所述二维位置区域对应的多径信号，所述多径信号包括来自不同的所述流式数据帧的不同的所述线性调频信号周期的、且采样时间等效的所述目标信号；/n基于预设半径约束圆拟合算法和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域对应的一维振动信号；/n基于所述每个二维位置区域对应的一维振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的二维轴心轨迹，所述预设迭代算法为基于所述一维振动信号在预设观察角度上的投影，对确定的所述二维轴心轨迹进行迭代处理，以获取所述二维轴心轨迹。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多径信号的轴心轨迹确定方法，其特征在于，包括：
获取针对目标区域的每个流式数据帧的每个线性调频信号周期内的差拍信号，并基于预设傅里叶变换算法，对所述差拍信号进行变换处理，得到与所述差拍信号对应的目标信号，所述差拍信号为信号收发设备的发送信号的共轭与所述信号收发设备接收到的目标物体针对所述发送信号返回的反射信号的乘积；
针对目标流式数据帧的目标线性调频信号周期内的所述差拍信号对应的所述目标信号构成的距离谱，以及预设鲁棒卡朋波束成形算法，生成与所述距离谱对应的角度谱，并基于所述距离谱和所述角度谱，生成与所述目标区域对应的空间谱，所述目标流式数据帧为所述流式数据帧中的任意一个数据帧，所述目标线性调频信号周期为所述目标流式数据帧对应的线性调频信号周期中的任意一个周期；
基于预设恒虚警率算子，对所述空间谱进行区域识别处理，以将所述目标区域划分为多个二维位置区域；
基于所述每个流式数据帧的每个线性调频信号周期内的目标信号，确定每个所述二维位置区域对应的多径信号，所述多径信号包括来自不同的所述流式数据帧的不同的所述线性调频信号周期的、且采样时间等效的所述目标信号；
基于预设半径约束圆拟合算法和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域对应的一维振动信号；
基于所述每个二维位置区域对应的一维振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的二维轴心轨迹，所述预设迭代算法为基于所述一维振动信号在预设观察角度上的投影，对确定的所述二维轴心轨迹进行迭代处理，以获取所述二维轴心轨迹。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设半径约束圆拟合算法和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域对应的一维振动信号，包括：
基于所述预设半径约束圆拟合算法、预设圆心方向约束、预设圆弧半径约束和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域的多径信号对应的静态杂波分量；
基于每个所述二维位置区域的多径信号以及对应的所述静态杂波分量，确定与每个所述二维位置区域对应的所述一维振动信号。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述基于所述预设半径约束圆拟合算法、预设圆心方向约束、预设圆弧半径约束和每个所述二维位置区域对应的多径信号，确定与每个所述二维位置区域的多径信号对应的静态杂波分量之前，还包括：
在预设复信号平面内，获取由每个所述二维位置区域对应的多径信号构成的圆弧的中心点；
基于预设搜索步长和所述圆弧的中心点，确定多个所述圆弧的圆心点；
获取每个所述圆弧的圆心点到所述圆弧的中心点的第一圆心方向；
将每个所述二维位置区域对应的多径信号投影到每个所述第一圆心方向上，以得到与每个所述第一圆心方向对应的投影序列频谱；
获取所述与每个所述第一圆心方向对应的投影序列频谱在预设频段上的峰度，并获取所述与每个所述第一圆心方向对应的投影序列频谱在所述预设频段上的频谱能量与所述投影序列频谱的频谱能量之间的比值；
基于与每个所述第一圆心方向对应的所述峰度和所述比值，确定目标度量标准；
基于所述目标度量标准，确定所述第一圆心方向中的目标圆心方向，并基于所述目标圆心方向，确定所述预设圆心方向约束；
将所述每个二维位置区域的多径信号，基于所述目标圆心方向，在所述预设复信号平面进行投影，得到对应的投影序列，并获取所述投影序列的投影高度；
基于所述投影高度和预设振幅范围，确定所述预设圆弧半径约束。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基于所述每个二维位置区域对应的一维振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的二维轴心轨迹之前，还包括：
基于预设密度聚类筛选算法，对所述每个二维位置区域对应的一维振动信号进行聚类处理，得到多个聚类簇，所述预设密度聚类筛选算法为基于所述一维振动信号的预设权重，以及基于所述一维振动信号对应的二维位置区域之间的相位关系进行聚类的算法；
基于每个所述聚类簇内包含的一维振动信号，确定每个所述聚类簇的目标振动信号；
所述基于所述每个二维位置区域对应的一维振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的二维轴心轨迹，所述预设迭代算法为基于所述一维振动信号在预设观察角度上的投影，对确定的所述二维轴心轨迹进行迭代处理，以获取所述二维轴心轨迹，包括：
基于每个所述聚类簇的目标振动信号和预设迭代算法，确定与所述目标区域对应的所述二维轴心轨迹，所述预设迭代算法为基于所述目标振动信号在预设观察角度上的投影，对确定的所述二维轴心轨迹进行迭代处理，以获取所述二维轴心轨迹。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于预设密度聚类筛选算法，对所述每个二维位置区域对应的一维振动信号进行聚类处理，得到多个聚类簇，包括：
基于所述预设半径约束圆拟合算法和每个所述二维位置区域对应的多径信...

【专利技术属性】
技术研发人员：何源，郭俊辰，蒋成堃，刘云浩，金梦，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11