[发明专利]短时电能质量扰动信号的单比特采样与重构方法

权利要求书

1.短时电能质量扰动信号的单比特采样与重构方法，其特征在于：其步骤为，

步骤一：采用傅里叶变换基对短时电能质量扰动信号x进行稀疏表示，得到x的频域信号β，即β＝ψ^-1x，其中ψ为已知的傅里叶变换矩阵；

步骤二：将频域信号β进行归一化处理，得到归一化处理后的信号

步骤三：读取测量矩阵Φ，根据公式y＝sign(Φψα)进行压缩采样操作，得到单比特压缩采样信号y；

步骤四：将信号y和||β||₂进行存储或传输；

步骤五：信号重构时，调用双步长稀疏度自适应二进制迭代硬阈值DS-SABIHT方法，从信号y中重构出信号利用还原信号再根据得到信号x的估计值

所述双步长稀疏度自适应二进制迭代硬阈值DS-SABIHT方法的步骤为：

输入：1-Bit观测值y，传感矩阵A，最大迭代次数n_max，步长s←2；

①输出：初始化：α⁰←0，残差初始值：r⁰←y，迭代次数n←0，阶段索引j←1，估计稀疏L←s；

②梯度计算：γⁿ⁺¹←αⁿ+A^Trⁿ，其中rⁿ＝y-sign(Aαⁿ)；

③硬阈值投影：αⁿ⁺¹←η_L(γⁿ⁺¹)，计算残差rⁿ⁺¹＝y-sign(Aαⁿ⁺¹)；

④判断相邻两阶段重建信号的能量差||αⁿ⁺¹-αⁿ||₂≤ε₁，成立则执行步骤⑥，否则执行步骤⑤；

⑤判断若满足||rⁿ⁺¹||₂≥||rⁿ||₂，则进入新的阶段j←j+1，n←n+1，L＝js，并重置信号αⁿ←α⁰，并执行步骤⑧，否则执行步骤⑥；

⑥更新信号αⁿ←αⁿ⁺¹；

⑦更新残差rⁿ←rⁿ⁺¹，更新迭代次数：n←n+1；

⑧迭代终止判决：当n＝n_max或||rⁿ⁺¹||₂＜ε₂时，执行步骤⑨；反之执行步骤②；

⑨输出αⁿ⁺¹←αⁿ⁺¹/||αⁿ⁺¹||₂，即

其中，η_L(v)表示保留v中最大的L个幅度对应的元素，并将其余元素置零。

2.根据权利要求1所述的短时电能质量扰动信号的单比特采样与重构方法，其特征在于：所述短时电能质量扰动信号包含电压骤降信号、电压骤升信号、电压中断信号,其公式表达式为：其中f₀表示电能质量信号频率50Hz，t_p表示采样时长，t₁表示扰动开始时间，t₂表示扰动结束时间，t₂-t₁表示扰动持续时间，其范围为0.01＜t₂-t₁＜0.6；当a的取值为0.1＜a＜0.9时，表示电压骤降信号；当a的取值为1.1＜a＜1.8时，表示电压骤升信号；当a的取值为0＜a＜0.1时，表示为电压中断信号，经采样后的电能质量扰动信号x∈R^N,其中采样频率为f_s＝6400Hz，采用傅里叶变换基对短时电能质量扰动信号x进行稀疏表示，得到x的频域信号β，即β＝ψ^-1x，其中ψ为已知的傅里叶变换矩阵；将频域信号β进行归一化处理，得到归一化处理后的信号