[发明专利]一种信号的谱峭度滤波方法及相关装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种信号的谱峭度滤波方法及相关装置。

背景技术

滤波是信号处理中一种最基本又极为重要的技术，利用滤波技术可以从含噪信号中提取出所需的信号，抑制不需要的信号。谱峭度属于高阶统计量的范畴，是一个四阶累积量，理论上能够完全抑制高斯噪声，表征信号中的非平稳信号，并且能够确定其在频带上的位置，目前，谱峭度方法已经在机械振动系统的故障诊断中得到了广泛地应用，同时，谱峭度的提出及发展也为信号滤波提供了新的方法。

现有的信号谱峭度滤波方法往往是基于短时傅里叶变换的谱峭度滤波方法。通过时窗在时间轴上的移动逐段分析信号并计算谱峭度，最后确定最优带宽滤波器。但是发明人在实现本发明实施例的过程中发现该方法的缺点是窗宽的选择存在时、频分辨率的折中问题，需要多次选择时窗宽度，所以该方法在很大程度上需要取决于经验，而且在强背景噪声下无法有效提取信号瞬态特征。

发明内容

本发明实施例提供了一种信号的谱峭度滤波方法及相关装置，用于强背景噪声信号滤波，提取信号瞬态特征。

有鉴于此，本发明实施例分别提供：

一种信号的谱峭度滤波方法，包括：

获取输入信号；

建立以所述输入信号的信号特征频率为中心频率，不同带宽的Morlet小波滤波器组；

根据所述Morlet小波滤波器组对所述输入信号滤波，并计算信号平方包络；

根据所述信号平方包络计算谱峭度，并得出谱峭度阻尼比矩阵；

根据所述谱峭度阻尼比矩阵自适应获取最优带宽Morlet小波滤波器；

利用所述最优带宽Morlet小波滤波器对所述输入信号滤波，并提取所述输入信号的瞬态特征。

进一步地，所述建立以所述输入信号的信号特征频率为中心频率之前，包括：

利用小波相关滤波法，获取所述输入信号的信号特征频率。

在某些实施方式中，所述建立以所述输入信号的信号特征频率为中心频率，不同带宽的Morlet小波滤波器组包括：

根据公式建立以所述输入信号的信号特征频率为中心频率，不同带宽的Morlet小波滤波器组；

其中，ζ∈[0，1)为阻尼比，f_m为窗口中心频率，τ表示时间参数，F(·)表示傅里叶变换，ψ(f)为任一阻尼比下Morlet小波滤波器。

在某些实施方式中，所述根据所述Morlet小波滤波器组对所述输入信号滤波，并计算信号平方包络包括：

根据公式w(ζ_i，f_m，τ)＝F^-1{S(f)·ψ_i(f，ζ_i)}，计算小波系数w(ζ_i，f_m，τ)；

将小波系数w(ζ_i，f_m，τ)与其复共轭做乘积得到滤波后信号平方包络；

其中，S(f)为所述输入信号的频谱函数，ψ_i(f，ζ_i)Morlet小波滤波器组，F^-1(·)表示傅里叶逆变换。

在某些实施方式中，所述根据所述信号平方包络计算谱峭度，并得出谱峭度阻尼比矩阵包括：

根据公式计算谱峭度，并获取谱峭度阻尼比矩阵；

其中，K_Y(ζ_i，f_m)为谱峭度阻尼比矩阵任一阻尼比对应的谱峭度值，<·>表示均值计算。

在某些实施方式中，所述根据所述谱峭度阻尼比矩阵获取最优带宽Morlet小波滤波器，包括：

根据公式K_Ymax(ζ_op，f_m)＝maxK_Y(ζ，f_m)，获取最大谱峭度值所对应的阻尼比ζ_op；

将阻尼比ζ_op代入公式得到最优带宽Morlet小波滤波器。

在某些实施方式中，所述利用所述最优带宽Morlet小波滤波器对所述输入信号滤波，并提取所述输入信号的瞬态特征包括：