本发明专利技术提供了一种用于对信号进行压缩的方法，该方法包括：经由信号记录模块获取主信号；经由处理器通过以下项对该主信号的模型信号进行建模：经由该处理器获取采样信号；经由该处理器获取加窗信号；以及经由该处理器提取：具有基波量值和基波相位的基波频率波形；以及具有谐波量值和谐波相位的至少一个谐波频率波形；其中该模型信号包括该基波频率波形和该至少一个谐波频率波形；经由该处理器计算重构信号与该主信号之间的误差信号；经由该处理器根据至少以下项来确定最佳增益；提供平均值的求平均步骤、预定义阈值和缩放信号，其中该缩放信号是通过迭代地进行以下项以预定义增益缩放的历史误差信号：对该误差信号与该缩放信号之间的差值求平均，其中当该平均值满足该预定义阈值时，该最佳增益包括该预定义增益；经由该处理器通过以下项从残差信号确定索引：确定该残差信号；对该残差信号进行矢量量化；以及对矢量量化后的残差信号编索引；经由该处理器合成压缩信号，其中该压缩信号包括：该基波相位；该基波量值；该谐波相位；该谐波量值该最佳增益；该索引。因此，该压缩方法优选地克服了与当前压缩技术相关联的问题，并且提供了一种用于对能够被用来推断电路上的负载类型的信号进行压缩的合适技术。型的信号进行压缩的合适技术。型的信号进行压缩的合适技术。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电信号的有效编解码器
[0001]本专利技术涉及用于对电信号进行压缩和解压缩的方法。
技术介绍
[0002]能量管理系统可捕获与电压和电流波形相关的重要数据以用于最终使用能量或负载监测。由能量管理系统捕获的数据需要高采样率，以便推断电负载(即电路中存在的机器或装置的类型)或预测何时需要对电路中的设备进行维护。
[0003]在特定场景中，可能有必要经由网络将该数据发送相当远的距离。通常情况下，所述网络受到约束，使得发送电压和电流波形所需的数据速率可能太大。甚至对于最先进的数据传输方法诸如光纤，所需的数据速率也常常太大。
[0004]因此，需要一种减小数据大小的技术。
[0005]对信号进行压缩的当前方法基于使初始信号与重构信号之间的平均误差最小化。然而，推断机器或装置的类型基于信号的高阶分量。因此，使例如均方误差最小化的当前压缩方法可能去除允许系统提取关于电负载的信息的这些高阶分量。
[0006]存在另外的信号压缩方法，其中信号是基于心理声学模型来压缩的。然而，这些方法也不适于从电信号中推断电负载。
[0007]因此，需要一种对信号进行压缩和解压缩的改进方式。
技术实现思路
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于对信号进行压缩的方法，该方法包括：经由信号记录模块获取主信号；经由处理器通过以下项对该主信号的模型信号进行建模：经由该处理器获取采样信号；经由该处理器获取加窗信号；经由该处理器提取：具有基波量值、基波相位和基波频率的基波频率波形；具有谐波量值、谐波相位和谐波频率的至少一个谐波频率波形；其中该模型信号包括该基波频率波形和该至少一个谐波频率波形；经由该处理器计算重构信号与该主信号之间的误差信号；经由该处理器根据至少以下项来确定最佳增益；提供平均值的求平均步骤、预定义阈值和缩放信号，其中该缩放信号是通过迭代地进行以下项以预定义增益缩放的历史误差信号：对该误差信号与该缩放信号之间的差值求平均，其中当该平均值满足该预定义阈值时，该最佳增益包括该预定义增益；经由该处理器通过以下项从残差信号确定索引：确定该残差信号；对该残差信号进行矢量量化；以及对矢量量化后的残差信号编索引；经由该处理器合成该压缩信号，其中该压缩信号包括：该基波相位；该基波量值；该基波频率；该谐波相位；该谐波量值；该谐波频率；该最佳增益；该索引。以这种方式，主信号可被压缩，从而产生压缩信号，该压缩信号包括可允许以比主信号更低的数据速率发送该信号的分量。本领域技术人员应当指出的是，至少一个谐波频率波形中的每个谐波频率波形包括谐波相位、谐波量值和谐波频率。
[0009]术语“模型信号”将被本领域技术人员理解为指已经被建模的信号。术语“基波量值”将被本领域技术人员理解为指基波信号的量值，术语“基波相位”将被理解为指基波信
号的相位，并且术语“基波频率”将被理解为指基波信号的频率。相似地，术语“谐波量值”、“谐波相位”和“谐波频率”将被理解为分别指谐波信号的量值、相位和频率。
[0010]优选地，通过经由处理器以奈奎斯特速率对主信号进行采样来获取采样信号。以这种方式，主信号可由处理器通过以最低采样速率对主信号进行采样来压缩，而不会向压缩信号引入误差诸如混叠。
[0011]本领域技术人员应当理解，可想到另外的采样速率，其中采样速率是适用于捕获主信号的任何速率。
[0012]优选地，通过经由处理器对采样信号应用窗口函数来获取加窗信号。进一步优选地，窗口函数是汉明窗。以这种方式，可减少频谱泄漏。
[0013]本领域技术人员应当理解，可使用适用于使频谱泄漏影响最小化的任何窗口函数。
[0014]优选地，基波频率和至少一个谐波频率是通过经由处理器对加窗信号应用快速傅里叶变换来提取的。进一步优选地，提取基波频率和六个谐波频率。以这种方式，主信号可被进一步压缩为七个频率分量，同时仍然保留比在仅提取基波频率波形的情形下更多的信息。
[0015]本领域技术人员应当理解，可提取任何数量的谐波频率。以这种方式，较高数量的谐波频率可更准确地捕获主信号，并且较低数量的谐波频率可进一步压缩主信号。
[0016]优选地，重构信号基于模型信号。以这种方式，重构信号可表示主信号的压缩版本，包括基波信号的量值、相位和频率，以及谐波信号中的每个谐波信号的量值和相位。
[0017]优选地，误差信号是通过从主信号中减去重构信号来计算的。以这种方式，可获取重构信号与主信号之间的差值，该差值指示信号信息的丢失。
[0018]优选地，确定最佳增益包括以下迭代步骤：i.经由处理器对缩放信号进行编码；其中缩放信号是通过经由处理器将历史误差信号乘以预定义增益来编码的；ii.经由处理器从误差信号中减去缩放信号，从而产生差值；iii.经由处理器计算所得信号的平均值；iv.经由处理器将平均值与预定义阈值进行比较；以及v.重复步骤i.至iv.，其中预定义增益是新增益。以这种方式，可提取误差信号的延迟分量，该延迟分量表示跨多个时间段的误差信号所共有的循环信号。进一步有利地，可达到最佳增益值，从而提供最佳压缩比。
[0019]在优选实施方案中，历史误差信号是存储在数据存储库中的来自先前时间间隔的误差信号。以这种方式，可存储先前时间段的误差信号，以便提取误差信号中的延迟分量。
[0020]优选地，新增益是经由处理器使用随机下降算法来计算的。以这种方式，可在步骤i至v的较少迭代中达到最佳增益值。
[0021]本领域技术人员应当理解，可使用适用于收敛至最佳增益的任何算法。
[0022]优选地，残差信号是通过确定误差信号与历史误差信号之间的差值来编码的。以这种方式，可创建包括与在两个不同时间间隔的误差信号之间的差值相关的信息的信号。
[0023]优选地，残差信号是相对于预定义码本进行矢量量化的，其中预定义码本存储在数据存储库中。有利地，对残差信号进行矢量量化对残差信号进行压缩。进一步优选地，预定义码本包括被配置为提供最佳压缩比的索引。有利地，可选择矢量量化点(即，索引)，使得在矢量量化步骤期间丢失最少量的数据。在另外的优选实施方案中，随着更多的主信号被压缩，预定义码本受到训练。以这种方式，随着更多的主信号被压缩，预定义码本可改进
索引。
[0024]优选地，残差信号被增量编码，从而产生增量编码系数。以这种方式，残差信号存储为误差信号与历史误差信号之间的差值。进一步优选地，如果预定义码本尚未被训练到合适的水平，则残差信号仅被增量编码。
[0025]优选地，压缩信号存储在数据存储库中或经由发射器发送。以这种方式，压缩信号可被存储或发送。
[0026]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于对压缩信号进行解压缩的方法，该方法包括：经由处理器提取残差信号；以及经由该处理器重构主信号。
[0027]在一些实施方案中，压缩信号包括：基波相位；基波量值；基波频率；谐波相位；谐波量值；谐波频率；最佳增益；以及索引。有利地，压缩信号的这些分量能够被用来重构已经压本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对信号进行压缩的方法，所述方法包括：经由信号记录模块获取主信号；经由处理器通过以下项对所述主信号的模型信号进行建模：经由所述处理器获取采样信号；经由所述处理器获取加窗信号；以及经由所述处理器提取：具有基波量值、基波相位和基波频率的基波频率波形；和具有谐波量值和谐波相位以及基波频率的至少一个谐波频率波形；其中所述模型信号包括所述基波频率波形和所述至少一个谐波频率波形；经由所述处理器计算重构信号与所述主信号之间的误差信号；经由所述处理器根据至少以下项来确定最佳增益：提供平均值的求平均步骤、预定义阈值和缩放信号，其中所述缩放信号是通过迭代地进行以下项以预定义增益缩放的历史误差信号：对所述误差信号与所述缩放信号之间的差值求平均，其中当所述平均值满足所述预定义阈值时，所述最佳增益包括所述预定义增益；经由所述处理器通过以下项从残差信号确定索引：确定所述残差信号；对所述残差信号进行矢量量化；以及对矢量量化后的残差信号编索引；经由所述处理器合成压缩信号，其中所述压缩信号包括：所述基波相位；所述基波量值；所述基波频率；所述谐波相位；所述谐波量值；所述谐波频率；所述最佳增益；和所述索引。2.根据权利要求1所述的方法，其中：通过经由所述处理器以奈奎斯特速率对所述主信号进行采样来获取所述采样信号；通过经由所述处理器对所述采样信号应用窗口函数来获取所述加窗信号；并且所述基波频率波形和所述至少一个谐波频率波形是通过经由所述处理器对所述加窗信号应用快速傅里叶变换来提取的。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述重构信号基于所述模型信号。4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述误差信号是通过从所述主信号中减去所述重构信号来计算的。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述最佳增益包括以下迭代步骤：i.经由所述处理器对所述缩放信号进行编码；
其中所述缩放信号是通过经由所述处理器将所述历史误差信号乘以所述预定义增益来编码的；ii.经由所述处理器从所述误差信号中减去所述缩放信号，从而产生所述差值；iii.经由所述处理器计算所述差值的所述平均值；iv.经由所述处理器将所述平均值与所述预定义阈值进行比较；以及v.重复步骤i.至iv.，其中所述预定义增益是新增益。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述历史误差信号是存储在数据存储库中的来自先前时间间隔的误差信号。7.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中所述新增益是经由所述处理器使用随机下降算法来计算的。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述残差信号是通过确定所述误差信号与所述历史误差信号之间的所述差值来编码的。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述残差信号是相对于预定义码本进行矢量量化的，其中所述预定义码本存储在所述数据存储库中。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述残差信号被增量编码，从而产生增量编码系数。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述压缩信号存储在所述数据存储库中或经由发射器发送。12.一种用于对压缩信号进行解压缩的方法，所述方法包括：经由处理器提取残差信号；以及经由所述处理器重构主信号。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述压缩信号包括：基波相位；基波量值；基波频率；谐波...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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