一种经验小波变换主频点的选取方法技术

本发明专利技术属于信号分析技术领域，具体涉及一种经验小波变换主频点的选取方法，包括步骤采集待分析的信号，并进行快速傅里叶变换以获得信号的频谱数据；计算得到信号频谱的包络线，并得到包络线中的各个极大值点；计算各极大值点的动态测度a；计算各极大值点的凹凸度b；设定信号的动态测度权重w

【技术实现步骤摘要】
一种经验小波变换主频点的选取方法


[0001]本专利技术属于信号分析
，具体涉及一种经验小波变换主频点的选取方法。

技术介绍

[0002]经验小波变换将经验模态分解和小波变换技术结合，是一种对非稳定信号有较好效果的信号分析方法。相较于传统的小波变换技术，经验小波变换并不遵照固定的频率分辨率对信号进行不同尺度的分解，而是借助经验模态分解的思路，根据信号频谱特征将信号频域划分为若干区间，并分别对各个区间进行变换分解。
[0003]由此可见，不同的频域划分方法对经验小波变换的结果有着决定性的影响，进而决定了能否准确的分析信号中值得关注的分量。频域划分方法可以分为两步：
①
按一定算法选取频谱中特定的极大值点作为信号主频率点；
②
依据主频率点位置进行频域划分。针对
①
，主流的提取方法是进行动态测度，本质上是以极大值点间的频域间隔作为判断主频率点的依据。但在实际情况中，可能会出现两个频域上相距很近的信号，动态测度方法则难以进行划分。另外，在信号分析的过程中，特定频段内的信号可能具有较高的分析价值。但现有的频域划分方法在各个频率中采用了同一个阈值，这可能会导致特定频段内的信号难以被捕捉。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种经验小波变换主频点的选取方法，具体技术方案如下：
[0005]一种经验小波变换主频点的选取方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1，采集待分析的信号，并对采集的信号进行快速傅里叶变换以获得采集的信号的频谱数据；
[0007]步骤S2，通过计算得到信号频谱的包络线，并得到包络线中的各个极大值点；
[0008]步骤S3，计算包络线中的各极大值点的动态测度a；
[0009]步骤S4，计算各极大值点的凹凸度b；
[0010]步骤S5，设定信号的动态测度权重w
a
、凹凸度权重w
b
、频率阈值函数t(f)；
[0011]步骤S6，根据设定的动态测度权重w
a
、凹凸度权重w
b
以及步骤S4和步骤S5计算得到的各极大值点的动态测度a和凹凸度b计算各极大值点的测量值的加权平均值m，并与对应的频率阈值函数t(f)进行比较，若是极大值点的测量值的加权平均值m大于等于对应频率阈值函数的值，则对应频率点f为主频率点。
[0012]优选地，所述步骤S3中对于某一任一极大值点的动态测度a为其频率点到在频谱的包络线上的值大于等于其值的最近的对应频率点的距离。
[0013]优选地，所述步骤S4中极大值点的凹凸度b为包络线上对应的点与其前后相邻两点的值的平均值的差与该点的比值，即，对于包络线上连续的三点A1、A2、A3，A2的凹凸度为：
[0014][0015]优选地，所述步骤S6中极大值点的测量值的加权平均值m的计算方式如下：
[0016]优选地，所述步骤S2中包络线的计算方式为：选取原信号的峰值点，然后在峰值点间采用插值的方法形成包络。
[0017]优选地，所述步骤S2中包络中的极大值点通过以下方式判断：计算包络中各点的二阶导数，若是二阶导数小于零的点是极大值点。
[0018]本专利技术的有益效果为：本专利技术可以以较小的计算复杂度实现更加精确的信号主频率点选取，进而改善经验小波变换的信号分析效果。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0020]图1为本专利技术的流程示意图；
[0021]图2为具体实施方式的包络线的示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0024]还应当理解，在本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0025]还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0026]如图1所示，本专利技术的具体实施方式提供了一种经验小波变换主频点的选取方法，包括以下步骤：
[0027]步骤S1，采集待分析的信号，并对采集的信号进行快速傅里叶变换以获得采集的信号的频谱数据。
[0028]步骤S2，通过计算得到信号频谱的包络线，并得到包络线中的各个极大值点。包络线的计算方式为：选取原信号的峰值点，然后在峰值点间采用插值的方法形成包络。包络中
的极大值点通过以下方式判断：计算包络中各点的二阶导数，若是二阶导数小于零的点是极大值点。
[0029]在本实施例中得到的信号频谱的包络线如图2所示，这里以A1(8,43)和A2(53,35)两点为例进行计算。
[0030]步骤S3，计算包络线中的各极大值点的动态测度a；对于某一任一极大值点的动态测度a为其频率点到在频谱的包络线上的值大于等于其值的最近的对应频率点的距离。对点A1而言，其动态测度为到f＝56点的距离，即a1＝56
‑
8＝48。对点A2而言，其动态测度为到f＝55点的距离，即a2＝55
‑
53＝2。
[0031]步骤S4，计算各极大值点的凹凸度b；极大值点的凹凸度b为包络线上对应的点与其前后相邻两点的值的平均值的差与该点的比值，即，对于包络线上连续的三点A1、A2、A3，A2的凹凸度为：
[0032][0033]对点A1而言，其凹凸度为b1＝[43
‑
(38+35)/2]/43＝0.15。对点A2而言，其凹凸度为b2＝[35
‑
(30+27)/2]/35＝0.19。
[0034]步骤S5，设定信号的动态测度权重w
a
、凹凸度权重w
b
、频率阈值函数t(f)；这里设置动态测度权重w1＝1、凹凸度权重w2＝100、频率阈值函数
[0035]步骤S6，根据设定的动态测度权重w
a
、凹凸度权重w
b
以及步骤S4和步骤S5计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种经验小波变换主频点的选取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，采集待分析的信号，并对采集的信号进行快速傅里叶变换以获得采集的信号的频谱数据；步骤S2，通过计算得到信号频谱的包络线，并得到包络线中的各个极大值点；步骤S3，计算包络线中的各极大值点的动态测度a；步骤S4，计算各极大值点的凹凸度b；步骤S5，设定信号的动态测度权重w
a
、凹凸度权重w
b
、频率阈值函数t(f)；步骤S6，根据设定的动态测度权重w
a
、凹凸度权重w
b
以及步骤S4和步骤S5计算得到的各极大值点的动态测度a和凹凸度b计算各极大值点的测量值的加权平均值m，并与对应的频率阈值函数t(f)进行比较，若是极大值点的测量值的加权平均值m大于等于对应频率阈值函数的值，则对应频率点f为主频率点。2.根据权利要求1所述的一种经验小波变换主频点的选取方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周柯，王晓明，金庆忍，莫枝阅，张炜，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：