[发明专利]一种对原始数据低失真的谐波噪声干扰和白噪声干扰的去除方法

说明书

【技术领域】

本发明是一种对原始数据低失真的谐波噪声干扰和白噪声干扰的去除方法，它主要利用多重信号分类法提取观测数据信号中包含的谐波噪声干扰的频率值，利用与谐波噪声干扰的基波频率成正整数倍的采样频率对观测数据信号进行重采样，利用下采样的方法对重采样后的观测数据信号进行处理，利用基线偏移的方法将各个下采样子带中的谐波噪声干扰去除，利用上采样的方法对去除谐波噪声干扰后的信号进行重构，利用正交小波分解方法对信号进行处理，利用阈值去噪的方法将各个小波细节子带中的白噪声干扰去除，并通过小波重构方法得到去除谐波噪声干扰和白噪声干扰后的观测数据信号。

【背景技术】

目前，主要通过应用自适应陷波滤波器对观测数据信号进行滤波来去除其中所包含的谐波噪声干扰。该方法通过构造与谐波噪声干扰信号的频谱特征相吻合的陷波滤波器对观测数据信号进行滤波处理，将谐波噪声干扰信号从观测数据信号中去除。在实际应用中，构建自适应陷波滤波器的过程复杂，并且该滤波方法在去除谐波噪声干扰的过程中对原始数据信号存在衰减作用。

目前，主要通过应用阈值去噪的方法对白噪声干扰进行去除，在实际应用中，当对同时包含有谐波噪声干扰和白噪声干扰的观测数据信号直接采用阈值去噪法去除其中所包含的白噪声干扰时，观测数据信号中所包含的谐波噪声干扰信号会造成所选取的去噪阈值过大，导致在去噪过程中对原始数据信号产生衰减。

当包含谐波噪声干扰和白噪声干扰的观测数据信号的采样频率与其所包含的谐波噪声干扰的基波频率成正整数倍关系时，其谐波噪声干扰分量在观测数据信号的各个下采样子带中为常数值，通过基线偏移方法将该常数值去除，在去除谐波噪声干扰的同时，可以避免对原始数据信号造成衰减。对去除谐波噪声干扰的观测数据信号进行正交小波分解，并对其各个小波细节子带采用阈值去噪的方法去除其中所包含的白噪声干扰，采用这样的方法可以避免直接采用阈值去噪方法所造成的原始数据信号衰减。

【发明内容】

本发明是一种对原始数据低失真的谐波噪声干扰和白噪声干扰的去除方法。利用采样频率与谐波噪声干扰信号的基波频率之间的对应关系，对观测数据信号进行重采样，再经过下采样处理，重采样后的观测数据信号中所包含的谐波噪声干扰分量在其各个下采样子带中为常数值，通过基线偏移的方法将各个子带中的该常数分量去除，实现谐波噪声干扰的去除。对去除谐波噪声干扰的观测数据信号进行正交小波分解，并采用阈值去噪的方法去除其各个小波细节子带中所包含的白噪声干扰，由于排除了谐波噪声干扰的影响，所选取的阈值仅由各个小波细节子带中所包含的白噪声干扰分量决定，从而提高了去除白噪声干扰的准确度。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种对原始数据低失真的谐波噪声干扰和白噪声干扰去除方法，步骤如下：

步骤一、根据谐波噪声干扰信号的性质，对观测数据信号进行分析，得出其中所包含的谐波噪声干扰信号的谐波频率值。

可利用多重信号分类(MUSIC)算法，通过对观测数据信号y的协方差矩阵进行特征空间分解，得到观测数据信号y中所包含的谐波噪声干扰信号r的谐波频率值，将其按从小到大的顺序排列得到f_i(i＝1，2，...，N)，使其满足：f_i＝i·f₁的关系，则f₁为该谐波噪声干扰信号的基波频率。

步骤二、对观测数据信号y进行重采样。

如果观测数据信号y的采样频率与谐波噪声干扰信号的基波频率f₁为正整数倍关系，直接进行步骤三，如果观测数据信号y的采样频率与谐波噪声干扰信号的基波频率f₁之间不为正整数倍关系，采用与谐波噪声干扰信号的基波频率f₁成正整数倍关系并且满足采样定理的最小数值作为采样频率f_s对观测数据信号y进行重采样。

步骤三、通过低通滤波器将观测数据信号y中不包含谐波噪声干扰的低频率分量y_LP和包含谐波噪声干扰的高频率分量y_HP分别提取出来，并对高频率分量y_HP进行参数为f₁/f_s的下采样处理，通过基线偏移的方法去除其各个下采样子带中的谐波噪声干扰信号分量r_j[k]。