[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

摘要

本发明涉及电能质量信号的压缩采样与重构,尤其是短时电能质量扰动信号的单比特采样与重构方法，包括：(1)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；(2)将频域信号β进行归一化处理，得到归一化处理后的信号(3)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；(4)将信号y和||β||₂进行存储或传输；(5)信号重构时，调用本发明提出的“双步长稀疏度自适应二进制迭代硬阈值”方法。通过本发明，可降低短时电能质量扰动信号采样时所需的模数采样器件要求；可节省对采样信号进行存储时的存储空间；可在数据传输时发送更少的数据，节省传输所需的能量；可在信号重构时节省重构所需的处理器资源。

主权项

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。