本發(fā)明屬于穩(wěn)態(tài)信號(hào)處理，具體涉及一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、實(shí)際生產(chǎn)中所獲得的穩(wěn)態(tài)信號(hào)在采集、傳輸?shù)倪^(guò)程中都不可避免的會(huì)摻雜有噪聲信號(hào)的干擾，特別當(dāng)噪聲污染嚴(yán)重時(shí)，會(huì)影響后續(xù)的分析處理工作。因此，在穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集的過(guò)程中要盡可能的減少噪聲的干擾。傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集過(guò)程中出現(xiàn)上述噪聲干擾情況時(shí)，通常使用以下三種解決方案：第一種是當(dāng)可以確定待采集穩(wěn)態(tài)信號(hào)可持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間或場(chǎng)景可以復(fù)現(xiàn)時(shí)，選擇舍棄當(dāng)前數(shù)據(jù)，重新進(jìn)行測(cè)定；第二種是當(dāng)待采集穩(wěn)態(tài)信號(hào)不可重復(fù)采集時(shí)，會(huì)選擇通過(guò)經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)來(lái)截取可以使用的部分信號(hào)；第三種是在穩(wěn)態(tài)信號(hào)調(diào)理的時(shí)候增加濾波。然而，上述三種方案分別存在如下缺點(diǎn)：

2、（1）第一種方案，時(shí)效性差、利用率低。舍棄掉含有噪聲的信號(hào)，重新進(jìn)行穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集的方式耗費(fèi)更多的人力物力，且要求待測(cè)的穩(wěn)態(tài)信號(hào)能持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間；

3、（2）第二種方案，精度差、操作冗余。選擇數(shù)據(jù)難以確定數(shù)據(jù)截取的邊界，可能會(huì)導(dǎo)致有效數(shù)據(jù)減少或者未能完全刪除冗余數(shù)據(jù)，而且手動(dòng)操作步驟比較繁瑣；

4、（3）第三種方案，數(shù)據(jù)改動(dòng)比較大。濾波函數(shù)計(jì)算復(fù)雜，需要改動(dòng)的數(shù)據(jù)范圍比較廣泛，可能會(huì)過(guò)濾掉信號(hào)本身所具有的特征。

5、基于上述，有必要對(duì)傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法及裝置，以提高穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集的利用率、實(shí)時(shí)性和完整性。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

3、第一方面

4、本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法，包括如下步驟：

5、步驟s1：設(shè)置信號(hào)采集參數(shù)；所述信號(hào)采集參數(shù)包括采樣頻率、頻率分辨率、平均速率、時(shí)間窗類型、采集時(shí)長(zhǎng)；

6、步驟s2：接收信號(hào)采集的樣本，以時(shí)間間隔、切片長(zhǎng)度依次進(jìn)行信號(hào)切片，直至樣本數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)的，得到長(zhǎng)度為、信號(hào)切片總數(shù)為的信號(hào)數(shù)據(jù)；其中，，，；

7、步驟s3：針對(duì)信號(hào)切片總數(shù)為的信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算其各信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)以及所有信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)的平均值，依次將各信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)與所有信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)的平均值進(jìn)行比較；

8、步驟s4：得到比值為，若超出預(yù)先設(shè)置的閾值范圍，則執(zhí)行步驟s5；若在閾值范圍內(nèi)，則執(zhí)行步驟s6；

9、步驟s5：確定當(dāng)前信號(hào)切片沒(méi)有噪聲，保存當(dāng)前信號(hào)切片及相應(yīng)的信號(hào)總級(jí)；

10、步驟s6：確定當(dāng)前信號(hào)切片含有噪聲，并進(jìn)行如下計(jì)算：判斷當(dāng)前信號(hào)切片的長(zhǎng)度是否小于等于指定舍棄長(zhǎng)度；若是，則將當(dāng)前信號(hào)切片舍棄；若否，則將當(dāng)前信號(hào)切片均勻切分為兩個(gè)子信號(hào)切片，將兩個(gè)子信號(hào)切片計(jì)算信號(hào)總級(jí)，并再次與所有信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)的平均值進(jìn)行比較，執(zhí)行步驟s4；

11、步驟s7：針對(duì)步驟s5保存的當(dāng)前信號(hào)切片，進(jìn)行自功率譜計(jì)算，得到自功率譜；

12、步驟s8：輸出步驟s5保存的當(dāng)前信號(hào)切片以及步驟s7得到的自功率譜。

13、第二方面

14、本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集裝置，包括如下單元：參數(shù)設(shè)置單元、信號(hào)采集單元以及信號(hào)計(jì)算比較單元、比較結(jié)果輸出單元、切片保存單元、切片舍棄單元、自功率譜計(jì)算單元、切片輸出單元；

15、所述參數(shù)設(shè)置單元，用設(shè)置信號(hào)采集參數(shù)；所述信號(hào)采集參數(shù)包括采樣頻率、頻率分辨率、平均速率、時(shí)間窗類型、采集時(shí)長(zhǎng)；

16、所述信號(hào)采集單元，用于接收信號(hào)采集的樣本，以時(shí)間間隔、切片長(zhǎng)度依次進(jìn)行信號(hào)切片，直至樣本數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)的，得到長(zhǎng)度為、信號(hào)切片總數(shù)為的信號(hào)數(shù)據(jù)；其中，，，；

17、信號(hào)計(jì)算比較單元，用于針對(duì)信號(hào)切片總數(shù)為的信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算其各信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)以及所有信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)的平均值，依次將各信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)與所有信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)的平均值進(jìn)行比較；

18、所述比較結(jié)果輸出單元，用于得到比值為，若超出預(yù)先設(shè)置的閾值范圍，則執(zhí)行所述切片保存單元；若在閾值范圍內(nèi)，則執(zhí)行所述切片舍棄單元；

19、所述切片保存單元用于，確定當(dāng)前信號(hào)切片沒(méi)有噪聲，保存當(dāng)前信號(hào)切片及相應(yīng)的信號(hào)總級(jí)；

20、所述切片舍棄單元用于，確定當(dāng)前信號(hào)切片含有噪聲，并進(jìn)行如下計(jì)算：判斷當(dāng)前信號(hào)切片的長(zhǎng)度是否小于等于指定舍棄長(zhǎng)度；若是，則將當(dāng)前信號(hào)切片舍棄；若否，則將當(dāng)前信號(hào)切片均勻切分為兩個(gè)子信號(hào)切片，將兩個(gè)子信號(hào)切片計(jì)算信號(hào)總級(jí)，并再次與所有信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)的平均值進(jìn)行比較，執(zhí)行所述比較結(jié)果輸出單元；

21、所述自功率譜計(jì)算單元，用于針對(duì)所述保存的當(dāng)前信號(hào)切片，進(jìn)行自功率譜計(jì)算，得到自功率譜；

22、所述切片輸出單元，用于輸出所述保存的當(dāng)前信號(hào)切片以及所述自功率譜。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)勢(shì)：

24、（1）本發(fā)明提供的技術(shù)方案對(duì)于含噪信號(hào)的處理不是像傳統(tǒng)方法一樣將整段數(shù)據(jù)舍棄，重新采集，而是對(duì)多次切分后得到的較短的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。此種方案只會(huì)對(duì)局部的數(shù)據(jù)改動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)整體沒(méi)有影響，采集信號(hào)的利用率高。

25、（2）本發(fā)明提供的技術(shù)方案對(duì)信號(hào)處理存在實(shí)時(shí)性，當(dāng)需要采集的信號(hào)有時(shí)具有隨機(jī)性且場(chǎng)景不可復(fù)現(xiàn)時(shí)，數(shù)據(jù)采集便要求具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)一次采集過(guò)程中出現(xiàn)干擾信號(hào)無(wú)需中斷采集的自適應(yīng)處理，具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。

26、（3）本發(fā)明提供的技術(shù)方案在刪除異常數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)對(duì)其他未刪除數(shù)據(jù)有影響，能較為完整地保留信號(hào)數(shù)據(jù)的特征，信號(hào)保存的完整性較好。

技術(shù)特征：

1.一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法，其特征在于，步驟s3中，信號(hào)總級(jí)的計(jì)算方式如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法，其特征在于，所述時(shí)間窗為漢寧窗，由如下公式計(jì)算：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法，其特征在于，步驟s7中，所述自功率譜通過(guò)如下方式計(jì)算：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法，其特征在于，所述的計(jì)算方式使用如下計(jì)算方式之一：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法，其特征在于，所述的計(jì)算方式如下：

7.一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集裝置，其特征在于，包括如下單元：參數(shù)設(shè)置單元、信號(hào)采集單元以及信號(hào)計(jì)算比較單元、比較結(jié)果輸出單元、切片保存單元、切片舍棄單元、自功率譜計(jì)算單元、切片輸出單元；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述信號(hào)總級(jí)的計(jì)算方式如下：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述時(shí)間窗為漢寧窗，由如下公式計(jì)算：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述自功率譜通過(guò)如下方式計(jì)算：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集方法及裝置，其中方法包括如下步驟：設(shè)置信號(hào)采集參數(shù)；接收信號(hào)采集的樣本；針對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算其各信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)以及所有信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)的平均值，依次將各切片的信號(hào)總級(jí)與所有信號(hào)切片的信號(hào)總級(jí)的平均值比較；得到比值，若比值超出閾值范圍，則確定當(dāng)前信號(hào)切片沒(méi)有噪聲，保存當(dāng)前信號(hào)切片及相應(yīng)的信號(hào)總級(jí)；若比值在閾值范圍內(nèi)，則確定當(dāng)前信號(hào)切片含有噪聲，計(jì)算舍棄切片信號(hào)；針對(duì)保存的當(dāng)前信號(hào)切片，進(jìn)行自功率譜計(jì)算，得到自功率譜；輸出保存的當(dāng)前信號(hào)切片以及得到的自功率譜。利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案采集信號(hào)的利用率高、具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、信號(hào)保存的完整性較好。

技術(shù)研發(fā)人員：李林,郝耀東,陳達(dá)亮,李洪亮,白楊翼,楊征睿,楊明輝,李燦,鄧江華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19