噪声功率谱线谱检测方法技术

一种噪声功率谱线谱检测方法：设噪声信号序列为ｓ（ｎ），对其做功率谱估计，获取功率谱ｐ１（ｎ）及对数功率谱ｐ２（ｎ），ｎ为非负整数；利用滑动窗正交多项式相关拟合获取平滑谱，对功率谱ｐ１（ｎ）及对数功率谱ｐ２（ｎ）进行滑动窗正交多项式拟合，得到噪声信号的功率平滑谱ｐｓ１（ｎ）和噪声信号的对数功率平滑谱ｐｓ２（ｎ），计算功率谱和对数功率谱的差值谱并规范化，ｐｄ１（ｎ）＝［ｐ１（ｎ）－ｐｓ１（ｎ）］／ｓｔｄ｛［ｐ１（ｎ）－ｐｓ１（ｎ）］｝ｐｄ２（ｎ）＝［ｐ２（ｎ）－ｐｓ２（ｎ）］／ｓｔｄ｛［ｐ２（ｎ）－ｐｓ２（ｎ）］｝，ｐｄ１（ｎ），ｐｄ２（ｎ）分别为功率谱规范差值谱和对数功率谱规范差值谱，设定幅度门限Ｇ１和对数门限Ｇ２，提取功率谱和对数功率谱线谱ｐｌ１（ｎ），ｐｌ２（ｎ）：，，综合功率谱和对数功率谱获取目标线谱ｐｌ（ｎ），谱值以对数形式给出：

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信号处理
，涉及一种噪声线谱检测的方法。
技术介绍
噪声中的线谱检测有重要的意义，传统的线谱提取过程仍存在运算复杂、计算量 大、容易错误提取线谱或者漏提取等缺点。其原因是趋势项提取的方法复杂和判决门限单ο本专利技术针对这两个缺点，提出一种功率谱噪声线谱提取的方法。利用预先计算的 正交多项式序列进行谱数据滑动窗提取趋势项，简化了趋势项提取的计算量并易于实现。 采用幅度门限和对数门限提取目标线谱，有效降低了线谱的错误提取和漏提取概率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，它能在均衡背景噪声，通 过幅度功率谱和对数功率谱的综合判决提取噪声中的线谱分量。本专利技术的目的是这样实现的一种，其特征在于针对噪声信号的功率谱，利用快速背 景均衡方法消除趋势项，利用差值谱和比值谱门限综合提取功率谱线谱。包括如下过程A.设噪声信号序列为s (η)，对其做功率谱估计，获取功率谱Pl (η)及对数功率谱 ρ2(η)，η为非负整数，B.利用滑动窗正交多项式相关拟合获取平滑谱设功率谱数据ρ (η)长度N点，取一长为M点的窗，Μ < N，步长m点，m < M,设窗的 初始起点w = 0与功率谱的起点重合，N、M及m为正整数，w非负整数，w为窗的起点位置，a)预先计算5组规范正交序列，计算方法2/7X,( ) = (-—-1)' ’其中 i = 0,1,2,3,4, η = 0，1，…，Μ—1，M-IXi (η)进行施密特Schimidt正交化，获得规范正交向量yi(n)，i = 0，1，2，3，4，b)在功率谱数据p(n)中取w，w+1, ... , w+M-1点作为待处理的窗口功率谱数据 sM(η),艮口 sM(η) = ρ (n+w), η = 0,1, ... , M-Ic)计算窗口功率谱数据sM(n)和规范正交向量71(11)的相关系数ri;d)计算窗口拟合谱 =取窗口拟合谱s' Μ(η)前m点数据填入平滑/ = 0谱数据ss (η)中，即SS (n+w) = s' Μ(η), η = 0,1, . . . , m_le)当 w+m+M < N-I 时，令 w = w+m，返回 b)，否贝丨J，进入 f)，f)当w+m+M > = N-I时，记w0 = w，再令w = N_1_M，在依次执行b)、c)后，计算sM (η) = Yj ^yi (η) ’取 ss (wO+m+n) = s' M (wO+m-w+n),I=O其中 n = 0，l，···，M-l+w-wO-m,C.根据B方法，对功率谱pi (n)及对数功率谱ρ2 (η)进行滑动窗正交多项式拟合， 得到噪声信号的功率平滑谱Psl (η)和噪声信号的对数功率平滑谱ps2 (η)，D.计算功率谱和对数功率谱的差值谱并规范化，pdl(n) = [pi (η) -psl (η) ] /std {[pi (η) -psl (η) ]}pd2 (η) = [ρ2 (η)-ps2 (η) ]/std {[ρ2 (η)-ps2 (η) ]}pdl (η)，pd2 (η)分别为功率谱规范差值谱和对数功率谱规范差值谱，Ε.设定幅度门限Gl和对数门限G2，提取功率谱和对数功率谱线谱pll (η)， ρ12(η)/ pd\(n), pd\(n) > GlρΙ\{η) = Γ y 1\ , else/ pd2(n), pd2(n) > G2ρ12(η) = Γ\0 , elseF.综合功率谱和对数功率谱获取目标线谱pl(n)，谱值以对数形式给出/ρ12{ ), ρΙΙ( ) > O and ρ12{ ) > Opl(n) = {\U , else与现有技术相比，本专利技术具有如下优点1)综合噪声功率谱和噪声对数功率谱提取线谱，较单一功率谱提取线谱更加可罪；2)计算规范正交多项式的方法简单易行，采用滑动窗正交多项式相关拟合获取平 滑谱，可以获取较好的背景趋势项；3)本方法具有较好的可实现性。四附图说明图1是本专利技术的流程框图，其中，1.噪声信号；2.计算功率谱；3.滑动窗正交多项 式相关拟合；4.去趋势项、规范化；5.提取幅度线谱；6.计算对数功率谱；7.滑动窗正交多 项式相关拟合；8.去趋势项、规范化；9.提取对数幅度线谱；10.提取综合对数线谱。图2是滑动窗口中，N、M、m的相互关系示意图。图3是16384点噪声序列。图4是噪声功率谱序列(上图)和噪声对数功率谱序列(下图)。图5是规范正交序列。图6是噪声功率谱平滑谱(上图)和噪声对数功率谱平滑谱(下图)。图7是功率谱规范差值谱(上图)和对数功率谱规范差值谱(下图)。图8是噪声功率谱线谱。五具体实施例方式针对噪声信号的功率谱，利用快速背景均衡方法消除趋势项，利用差值谱和比值4谱门限综合提取功率谱线谱。包括如下过程实施例1一种，A.设噪声信号序列为s (η)，对其做功率谱估计，获取功率谱pi (η)及对数功率谱 ρ2(η)，η为非负整数，B.利用滑动窗正交多项式相关拟合获取平滑谱设功率谱数据ρ (η)长度N点，取一长为M点的窗，Μ < N，步长m点，m < M,设窗的 初始起点w = 0与功率谱的起点重合，N、M及m为正整数，w非负整数，w为窗的起点位置， N、M、m的关系如图2所示，a)预先计算5组规范正交序列，计算方法2n= --iy ’其中 i = 0,1,2,3,4, η = 0，1，…，Μ—1，M-I对Xi (η)进行施密特Schimidt正交化，获得规范正交向量yi (η)，i = 0,1,2,3,4,b)在功率谱数据p(n)中取w，w+1, ... , w+M-1点作为待处理的窗口功率谱数据 sM(η),艮口 sM(η) = ρ (n+w), η = 0,1, ... , M-Ic)计算窗口功率谱数据sM(n)和规范正交向量71(11)的相关系数ri;d)计算窗口拟合谱 ()=1>少>)取窗口拟合谱s' (η)前m点数据填入平滑/=0谱数据ss (η)中，即ss (n+w) = s' Μ(η), η = 0,1, . . . , m_le)当 w+m+M < N_1 时，令 w = w+m,返回 b)，否则，进入 f)，f)当w+m+M > = N_1时，记w0 = w，再令w = N-l-M，在依次执行b)、c)后，计算5sM (η) = Yj r,y, (η) ’取 ss (wO+m+n) = s' M (wO+m-w+n)，,=O其中 n = 0，l，···，M-l+w-wO-m,C.根据B方法，对功率谱pi (n)及对数功率谱ρ2 (η)进行滑动窗正交多项式拟合， 得到噪声信号的功率平滑谱Psl (η)和噪声信号的对数功率平滑谱ps2 (η)，D.计算功率谱和对数功率谱的差值谱并规范化，pdl(n) = [pi (n)-psl (n)]/std{[pl (n)-psl (η)]}pd2 (η) = [p2 (η)-ps2 (η) ]/std {[p2 (η)-ps2 (η) ]}pdl (η)，pd2 (η)分别为功率谱规范差值谱和对数功率谱规范差值谱，Ε.设定幅度门限Gl和对数门限G2，提取功率谱和对数功率谱线谱p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种噪声功率谱线谱检测方法，其特征在于，Ａ．设噪声信号序列为ｓ（ｎ），对其做功率谱估计，获取功率谱ｐ１（ｎ）及对数功率谱ｐ２（ｎ），ｎ为非负整数，Ｂ．利用滑动窗正交多项式相关拟合获取平滑谱设功率谱数据ｐ（ｎ）长度Ｎ点，取一长为Ｍ点的窗，Ｍ＜Ｎ，步长ｍ点，ｍ＜Ｍ，设窗的初始起点ｗ＝０与功率谱的起点重合，Ｎ、Ｍ及ｍ为正整数，ｗ非负整数，ｗ为窗的起点位置，ａ＝预先计算５组规范止交序列，计算方法：ｘ↓［ｉ］（ｎ）＝（２ｎ／（Ｍ－１）－１）↑［ｉ］，其中ｉ＝０，１，２，３，４，ｎ＝０，１，．．．，Ｍ－１，对ｘ↓［ｉ］（ｎ）进行施密特Ｓｃｈｉｍｉｄｔ止交化，获得规范止交向量ｙ↓［ｉ］（ｎ），ｉ＝０，１，２，３，４，ｂ）在功率谱数据ｐ（ｎ）中取ｗ，ｗ＋１，．．．，ｗ＋Ｍ－１点作为待处理的窗口功率谱数据ｓ↓［Ｍ］（ｎ），即：ｓ↓［Ｍ］（ｎ）＝ｐ（ｎ＋ｗ），ｎ＝０，１，．．．，Ｍ－１ｃ）计算窗口功率谱数据ｓ↓［Ｍ］（ｎ）和规范止交向量ｙ↓［ｉ］（ｎ）的相关系数ｒ↓［ｉ］，ｄ）计算窗口拟合谱ｓ′↓［Ｍ］（ｎ）＝＊ｒ↓［ｉ］ｙ↓［ｉ］（ｎ）取窗口拟合谱ｓ↓［Ｍ］（ｎ）前ｍ点数据填入平滑谱数据ｓｓ（ｎ）中，即ｓｓ（ｎ＋ｗ）＝ｓ↓［Ｍ］（ｎ），ｎ＝０，１，．．．，ｍ－１ｅ）当ｗ＋ｍ＋Ｍ＜Ｎ－１时，令ｗ＝ｗ＋ｍ，返回ｂ），否则，进入ｆ），ｆ）当ｗ＋ｍ＋Ｍ＞＝Ｎ－１时，记ｗ０＝ｗ，再令ｗ＝Ｎ－１－Ｍ，在依次执行ｂ）、ｃ）后，计算ｓ′↓［Ｍ］（ｎ）＝＊ｒ↓［ｉ］ｙ↓［ｉ］（ｎ），取ｓｓ（ｗ０＋ｍ＋ｎ）＝ｓ↓［Ｍ］（ｗ０＋ｍ－ｗ＋ｎ），其中ｎ＝０，１，．．．，Ｍ－１＋ｗ－ｗ０－ｍ，Ｃ．根据Ｂ方法，对功率谱ｐ１（ｎ）及对数功率谱ｐ２（ｎ）进行滑动窗正交多项式拟合，得到噪声信号的功率平滑谱ｐｓ１（ｎ）和噪声信号的对数功率平滑谱ｐｓ２（ｎ），Ｄ．计算功率谱和对数功率谱的差值谱并规范化，ｐｄ１（ｎ）＝［ｐ１（ｎ）－ｐｓ１（ｎ）］／ｓｔｄ｛［ｐ１（ｎ）－ｐｓ１（ｎ）］｝ｐｄ２（ｎ）＝［ｐ２（ｎ）－ｐｓ２（ｎ）］／ｓｔｄ｛［ｐ２（ｎ）－ｐｓ２（ｎ）］｝ｐｄ１（ｎ），ｐｄ２（ｎ）分别为功率谱规范差值谱和对数功率谱规范差值谱，Ｅ．设定幅度门限Ｇ１和对数门限Ｇ２，提取功率谱和对数功率谱线谱ｐｌ１（ｎ），ｐｌ２（ｎ）：ｐｌ１（ｎ）＝＊＊＊ｐｌ２（ｎ）＝＊＊＊Ｆ．综合功率谱和对数功率谱获取目标线谱ｐｌ（ｎ），谱值以对数形式给出：ｐｌ（ｎ）＝＊＊＊。...

【技术特征摘要】
一种噪声功率谱线谱检测方法，其特征在于， A.设噪声信号序列为s(n)，对其做功率谱估计，获取功率谱p1(n)及对数功率谱p2(n)，n为非负整数， B.利用滑动窗正交多项式相关拟合获取平滑谱 设功率谱数据p(n)长度N点，取一长为M点的窗，M＜N，步长m点，m＜M，设窗的初始起点w＝0与功率谱的起点重合，N、M及m为正整数，w非负整数，w为窗的起点位置， a)预先计算5组规范止交序列，计算方法 其中i＝0，1，2，3，4，n＝0，1，...，M 1， 对xi(n)进行施密特Schimidt止交化，获得规范止交向量yi(n)，i＝0，1，2，3，4， b)在功率谱数据p(n)中取w，w+1，...，w+M 1点作为待处理的窗口功率谱数据sM(n)，即 sM(n)＝p(n+w)，n＝0，1，...，M 1 c)计算窗口功率谱数据sM(n)和规范止交向量yi(n)的相关系数ri， d)计算窗口拟合谱 取窗口拟合谱sM(n)前m点数据填入平滑谱数据ss(n)中，即 ss(n+w)＝sM(n)，n＝0，1，...，m 1 e)当w+m+M＜N 1时，令w＝w+m，返回b)，否则，进入f)， f)当w+m+M＞＝N 1时，记w0＝w，再令w＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗昕炜，方世良，王晓燕，安良，李霞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]