[发明专利]振动信号的采样重构系统及方法

权利要求书

1.一种振动信号的采样重构系统，其特征在于，包括采样装置、微控制系统和上位机；所述采样装置与所述微控制系统相连，所述微控制系统与所述上位机相连；

所述采样装置用于对振动信号进行稀疏采样，得到稀疏采样信号，并将所述稀疏采样信号发送到所述微控制系统；

所述微控制系统用于对所述稀疏采样信号进行分块，得到观测序列，并将所述观测序列发送到所述上位机；

所述上位机用于对所述观测序列进行重构，得到所述振动信号；

所述观测序列包括多个稀疏块信号；

所述上位机具体用于：

获取观测矩阵；

基于所述观测矩阵，通过MT-BCS算法对所述观测序列进行联合重构，得到多个稀疏信号；

对各个稀疏信号进行逆稀疏变换，得到分块振动信号；

将各个分块振动信号进行拼接，得到所述振动信号；

所述上位机具体用于：

对各个稀疏块信号的共享超参数和噪声信号的超参数进行初始化；

基于相关向量机、所述观测矩阵、所述共享超参数的初始值和所述噪声信号的超参数的初始值确定共享超参数的目标值和噪声信号的超参数的目标值；

基于共享超参数的目标值和噪声信号的超参数的目标值确定各个稀疏信号的估计值；

所述上位机具体用于：

基于所述观测矩阵建立各个稀疏信号的均值模型和方差模型；

对所述共享超参数和所述噪声信号的超参数求最大边缘分布，得到所述共享超参数和所述噪声信号的超参数的更新表达式；

基于所述均值模型、所述方差模型和所述更新表达式对所述共享超参数和所述噪声信号的超参数进行迭代，直至符合预设的终止条件，得到共享超参数的目标值和噪声信号的超参数的目标值。

2.根据权利要求1所述的振动信号的采样重构系统，其特征在于，各个稀疏块信号的表达式为：

yⁱ＝Θⁱsⁱ+εⁱ

其中，i表示稀疏块信号的序号，yⁱ表示第i个稀疏块信号，Θⁱ表示yⁱ对应的观测矩阵，sⁱ表示yⁱ中的稀疏信号，εⁱ表示yⁱ中的噪声；

所述均值模型的表达式为：

其中，μ_i表示第i个稀疏信号的均值，Σ_i表示第i个稀疏信号的方差，表示第i个观测矩阵的转置，α₀表示噪声信号的超参数，y_i表示第i个稀疏块信号；

所述方差模型的表达式为：

其中，diag(α₁,α₂,…,α_n)表示所述共享超参数的对角矩阵；

所述共享超参数的更新表达式为：

其中，表示所述共享超参数中第j个分量更新后的值，α_j表示所述共享超参数中第j个分量的值，表示μ_i第j个分量，Σ_i,(j,j)表示Σ_i第j个对角线元素，P表示观测序列中的稀疏块信号数目；

所述噪声信号的超参数的更新表达式为：

其中，表示所述噪声信号的超参数更新后的值，mⁱ表示第i个稀疏块信号长度，n表示振动信号长度。

3.根据权利要求1所述的振动信号的采样重构系统，其特征在于，所述共享超参数和所述噪声信号的超参数服从伽马分布；

所述上位机具体用于：

确定各个稀疏信号的先验分布表达式；

基于所述共享超参数和所述噪声信号的超参数的分布特点确定各个稀疏信号的后验分布表达式；

将共享超参数的目标值和噪声信号的超参数的目标值代入所述后验分布表达式，得到各个稀疏信号的后验分布，各个后验分布分布用于表示各自对应的稀疏信号的估计值。