[发明专利]含有基线漂移和高频噪声的光电传感信号重构方法及系统

说明书

本发明公开了一种含有基线漂移和高频噪声的光电传感信号重构方法及系统，包括：对光电传感信号进行EEMD分解后得到IMF分量；对存在基线漂移的IMF分量，根据其阶数选择自适应滤波器以获取基线漂移估计值，对剩余的IMF分量获取高频噪声估计值；对光电传感信号滤除前述两类估计值后，得到重构信号。在原始光电传感信号中加入高斯噪声后进行EEMD分解，根据IMF分量阶数设计自适应低通滤波器，对含有基线漂移的IMF分量进行处理，对剩余的IMF分量处理高频噪声，得到无漂移、无噪声的重构信号，实现准确的极早期预警。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种含有基线漂移和高频噪声的光电传感信号重构方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

数据中心机柜等重要小空间设施独特，功能专业，一旦发生火灾，若扑救不及时会造成严重的信息中断和经济社会影响，这类场所亟需在火灾萌芽期就能预警的火灾探测预警系统。国内外均已对吸气式感烟探测技术开展了研究并形成了相关产品，但是在火灾“极早期”探测预警方面基本处于空白。

火灾“极早期”是指物质从被过度加热超过其材质热分解点，到氧化燃烧并开始产生碳烟的阶段，尚无大量的烟雾粒子产生；因此需要对微量的碳烟粒子进行检测，而由此转化的电信号非常微弱，极易掺杂在噪声中无法判断。

理想状况下，在没有烟雾颗粒时，光电接收器的电压信号应该是一直不变的值，但是实际应用中发现，此电压值会随着温度变化、光线衍射、干涉的缓慢变化等产生低频的缓慢漂移，如果漂移过大，会造成误报警，因此需要合适的算法将基线漂移滤除。

此外，硅光电二极管作为光电导器件的原理是当红外入射光照射在PN结上时，光能被吸收然后转化为电能，在入射光传输到硅光电二极管的过程中，不可避免的会伴随着一些随机性的噪声，主要包括器件内部噪声和环境噪声；其中，环境噪声是光电探测器接收信号过程中出现的噪声，其干扰源来自器件外部，例如杂散光的入射、电磁干扰、光路传输介质的湍流等，这些噪声可以通过屏蔽、遮断杂光、选择滤光片等方法进行改善，但是在实际应用中发现，即使应用暗盒，这些干扰仍然无法完全消除；而内部噪声主要有散粒噪声和热噪声，均与频率无关，属于白噪声，上述所有噪声构成原信号的背景噪声。

因此，光电探测器的输出信号并不是一个无掺杂的纯净信号，而是带有低频漂移和白噪声的信号，低频漂移会造成误报警，白噪声会降低系统的检测精度，都会干扰火灾“极早期”阶段的预警，故数据中心机柜“极早期”烟雾探测中存在基线漂移幅值大和背景噪声大的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种含有基线漂移和高频噪声的光电传感信号重构方法及系统，在原始光电传感信号中加入高斯噪声后进行EEMD分解，根据IMF分量阶数设计自适应低通滤波器，对含有基线漂移的IMF分量进行处理，对剩余的IMF分量处理高频噪声，得到无漂移、无噪声的重构信号，实现准确的极早期预警。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种含有基线漂移和高频噪声的光电传感信号重构方法，包括：

对光电传感信号进行EEMD分解后得到IMF分量；

对存在基线漂移的IMF分量，根据其阶数选择自适应滤波器以获取基线漂移估计值，对剩余的IMF分量获取高频噪声估计值；

对光电传感信号滤除前述两类估计值后，得到重构信号。

第二方面，本发明提供一种含有基线漂移和高频噪声的光电传感信号重构系统，包括：

分解模块，用于对光电传感信号进行EEMD分解后得到IMF分量；