[发明专利]一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法

权利要求书

1.一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)计算信号的双谱B(ω₁,ω₂)；

(2)计算信号的双谱对角切片；

(3)设置Chirp-Z变换中的各个参数，计算信号复双谱对角切片；

(4)计算所有信号类别组合(i,j)的扩展巴氏距离m_ij(ω)，根据计算得到的扩展巴氏距离值将双谱分为“可用双谱B_l”和“无关双谱B_N”；

(5)筛选出可用双谱B_l中双谱m_ij(ω)包含(i,j)类信号的分类信息，取M个最大的扩展巴氏距离值进行排序，其中，M为可用双谱总数的15％-30％；

(6)从相应的复双谱对角切片值中选取特征值组成特征向量。

2.根据权利要求1所述的一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法，其特征在于，步骤(1)所述信号的双谱B(ω₁,ω₂)按式(1)计算：

式中，C_3x(ω₁,ω₂)和由式(2)表示：

式中，X^*(ω₁+ω₂)为X(ω₁+ω₂)的共轭，ω为频率，X(ω)为x(n)的频谱，|X(ω)|为x(n)的幅度谱，为x(n)的相位谱，x(n)是数字信号，n为抽样点序号。

3.根据权利要求1所述的一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法，其特征在于，步骤(2)所述信号的双谱对角切片按式(3)计算：

B(ω,ω)＝X(ω)X(ω)X^*(2ω) (3)

式中，ω为频率，X(ω)为频谱，X*(2ω)为X(2ω)的共轭。

4.根据权利要求1所述的一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法，其特征在于，对于有限长的离散时间序列x(n)，0≤n≤N，N为序列的长度，步骤(3)所述的Chirp-Z变换以式(4)表示：

其中，z_k为Z平面上任意路径的抽样点且z_k＝AW^-kk＝0,1,…,M-1，M是复双谱的数量；起始抽样点A₀为矢量半径长度，θ₀为起始相角，j为虚数单位；螺旋线参数W₀为螺旋线路径伸展率，为相邻样本间角频率的差值，j为虚数单位。

5.根据权利要求1所述的一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法，其特征在于，步骤(4)所述的扩展巴氏距离m_ij(ω)按式(5)计算：

式中，B⁽ⁱ⁾(ω)和B^(j)(ω)分别表示第i，j个信号的双谱切线，E()表示均值，var()表示方差。

6.根据权利要求5所述的一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法，其特征在于，步骤(4)所述的“可用双谱B_l”和“无关双谱B_N”按式(6)表示：

式中，λ_ij为判定双谱为有用和无关的扩展巴氏距离阈值，此阈值的计算方法为

7.根据权利要求1所述的一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法，其特征在于，步骤(5)具体包括以下步骤：

(51)取M个最大的扩展巴氏距离值进行排序；

(52)生成有效频率集合，即扩展巴氏距离相应的频率{ω_ij(p),p＝1,2,…,n_ij}，对于不同的(i,j)类，相同的有效频率只取一次。

8.根据权利要求1所述的一种基于扩展巴氏距离的复双谱对角切片特征提取方法，其特征在于，步骤(6)具体包括以下步骤：

(61)将有效频率集合{ω_ij(p),p＝1,2,…,n_ij}依次排列组成序列{ω_ij(q),q＝1,2,…,Q}，其中Q＝Σ_(i,j)n_ij为有效频率数量；

(62)将与有效频率对应的第l类信号的第k组观测数据的复双谱对角切片值排列为{Z_k^(l)(q),q＝1,2,…,Q,k＝1,2,…,N_l}，即为信号的特征向量，其中N_l为观测数据的组数。