[发明专利]一种冲击信号的特征提取与降噪方法

说明书

本发明公开了一种冲击信号特征提取及降噪方法，包括步骤利用相空间重构理论重构吸引子轨迹矩阵、对子矩阵B进行奇异值分解、确定重构子矩阵B的最佳行数、确定重构子矩阵B的有效阶次和重构子矩阵B，获得降噪后的冲击信号；针对现有技术中小波消噪方法存在降噪处理效果不理想，降噪后的冲击信号信噪比低的问题，本发明所提供的一种冲击信号特征提取及降噪方法，降噪处理效果理想,降噪处理后重构的信号具有较高的信噪比。

技术领域

本发明涉及一种冲击信号的特征提取与降噪方法。

背景技术

冲击碰撞是日常生活中经常发生的现象，如汽车碰撞测试。在这些研究中可以通过对冲击信号的分析和处理，得出冲击碰撞过程冲击载体的一些重要参数(冲击时间、最大加速度、最大受力等)，进而为车体的结构、强度等参数提供重要参考。但是在冲击过程中，测试系统测得的过载加速度信号一般除了包含冲击过程中车体承受的加速度信号，还夹杂了在冲击机过程中测试装置所产生的振动信号和外部噪声，这些信号在测试过程中是不可避免的，在提取冲击特征时是需要滤除的成分。冲击过信号的处理，关键在于找到合适的滤波方法，将冲击过程中所产生的测试装置振动信号以及外部噪声剔除，仅保留反应冲击阻力形成的加速度信号。现有技术中一般使用小波消噪方法进行降噪处理，小波消噪方法是通过短波实现噪音消除，小波消噪方法存在降噪处理效果不理想，降噪后的冲击信号信噪比低的问题。

发明内容

针对现有技术中小波消噪方法存在降噪处理效果不理想，降噪后的冲击信号信噪比低的问题，本发明的目的在于提供一种冲击信号的特征提取与降噪方法，降噪处理效果理想,降噪处理后的冲击信号具有较高的信噪比。

本发明为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种冲击信号的特征提取与降噪方法，包括如下步骤：

步骤一：利用相空间重构理论重构吸引子轨迹矩阵；

设冲击信号s(t)是长度为N的一维时间信号序列，t＝1,2,…，N,利用相空间重构理论重构吸引子轨迹矩阵，得到子矩阵B，如式(1)所示：

式中：N＝L+(M-1)τ，τ＝1,子矩阵B为L×M维矩阵；

步骤二：对子矩阵B进行奇异值分解；

对子矩阵B进行奇异值分解，如式(2)所示：

B_L×M＝U_L×L∑_L×MV^T_M×M (2)

式中：U为L阶正交矩阵，V为M阶正交矩阵；Σ为对角矩阵：∑＝dig(δ₁，δ₂，…，δ_L)，其中δ₁、δ₂、…、δ_L为子矩阵B的奇异值；

步骤三：确定重构子矩阵B的最佳行数；

设δ_i为子矩阵B的第i个奇异值，λ_i为前i个奇异值在全部奇异值之和中所占比例，如式 (3)所示：

λ_i＝(δ₁+δ₂+...δ_i)/(δ₁+δ₂+...+δ_L) (3)

设i取值n时，满足0.95≤λ_n＜1，n+1即为重构子矩阵B的最佳行数；

其中，1≤i≤L-1；

步骤四：确定重构子矩阵B的有效阶次；