差异时频模态分解技术在带内噪声消除中的应用
2025-01-29 12:28
No.1334138044877643776
技术概要
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本技术介绍了一种创新的带内噪声消除方法,该方法利用差异时频模态分解技术。具体步骤包括:首先采集参考信号x_r(t)和混合信号x_m(t),然后通过算法处理,有效分离并去除带内噪声,提升信号质量。
背景技术
从复杂多分量的信号中提取敏感分量,一直是信号处理领域的研究热点。目前,许多研究学者开发了许多模态分解算法。主流的模态分解方法主要有经验模态分解,变分模态分解,经验小波变化,奇异值分解等。Huang等人在“Empirical mode decomposition:amethod for analyzing neural data”文章中提出的EMD可以将信号分解成完备且几乎正交的本征模态分量,但是Lei等人在“Areview on empirical mode decomposition infault diagnosis of rotating machinery”文章中指出EMD存在端点效应和模态混叠。为了缓解这种效应,Wu等人在“ENSEMBLE EMPIRICAL MODE DECOMPOSITION:A NOISE-ASSISTED DATAANALYSIS METHOD”文章中提出了集成经验模态分解(EEMD),在信号中加入不同的噪声,然后对极值点尺度进行均匀化处理,得到更精确的分解。为了克服EEMD重构误差大、分解完备性差的问题,Yeh等人在“Complementary ensemble empirical modedecomposition:a novel noise enhanced data analysis method”文章中提出了互补集合经验模态分解(CEEMD)的方法,向待分析的信号中加入正负成对的辅助白噪声,在集合平均时相消,能有效提高分解效率。但是其存在进行EMD分解时产生的IMF个数仍存在差异,导致最终集合平均时IMF分量对齐困难,或导致集合平均产生误差。Torres等人在“Faultfeature extraction of rotating machinery using a reweighted complete ensembleempirical mode decomposition with adaptive noise and demodulation analysis”文章中提出了自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN),在分解过程中添加的是白噪声经EMD分解得到的各个IMF分量,最后重构信号中的噪声残余(比EEMD的结果)更小,降低了筛选次数;另一方面,各组信号经CEEMDAN分解出第一阶固有模态分量后立即进行集合平均,避免了CEEMD中各组IMF分解结果差异造成最后集合平均难以对齐的问题,也避免了其中某一阶IMF分解效果不好时,将影响传递给下一阶,影响后续分解。由于上述方法本质上都是依赖经验的思想,没有完备的理论支撑。为了解决这一问题,Gilles等人在“EmpiricalWavelet Transform”文章中提出了经验小波变换(EWT),通过设计合适的小波滤波器组来分解信号的不同模式,提供了理论支撑。随后,Dragomiretskiy等人在“Variational ModeDecomposition”文章中提出了变分模态分解(VMD),通过一个完全非递归的变分模态分解模型,提取信号的不同模式。 但是上述所提到的模态分解方法,从本质上来说,是一组组带通滤波器,不能把敏感分量的同一频带内的噪声进行滤除。因此,需要开发一种能够去除带内带外噪声的信号处理方法。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
李宏坤  孙斌
技术所属: 大连理工大学
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