電力線載波通信故障檢測系統(tǒng)中的噪聲識別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力線載波通信故障檢測系統(tǒng)中的噪聲識別方法，屬于電磁兼容【技術(shù)領(lǐng)域】。將測得被測設(shè)備的M組近場時(shí)域信號組成一個(gè)矩陣用為觀測信號x(t)，對觀測信號x(t)進(jìn)行獨(dú)立分量分析，即尋找一個(gè)分離矩陣W，使y=Wx有最大的高斯性，在進(jìn)行白化處理后，代入牛頓迭代公式將其分離M成個(gè)獨(dú)立的近場時(shí)域信號并與被測設(shè)備的遠(yuǎn)場時(shí)域信號進(jìn)行波形比對，確定出引起輻射噪聲超標(biāo)的信號。本發(fā)明方法簡潔高效且更趨于系統(tǒng)化，能夠精確地識別出到被測產(chǎn)品超標(biāo)輻射噪聲頻點(diǎn)，從而有針對性地對該輻射源進(jìn)行整改措施，抑制其輻射噪聲。
【專利說明】電力線載波通信故障檢測系統(tǒng)中的噪聲識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信故障檢測系統(tǒng)中的噪聲識別方法，具體講是一種電力線載波通信故障檢測系統(tǒng)中的噪聲識別方法，屬于電磁兼容【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]隨著高速數(shù)字芯片、開關(guān)器件、無線通訊模塊等廣泛使用，大量電子噪聲以電磁場的形式在空間傳播，產(chǎn)生的電磁兼容問題也越來越復(fù)雜，嚴(yán)重影響其它設(shè)備正常運(yùn)行。國內(nèi)外的各種標(biāo)準(zhǔn)也明確規(guī)定，各類電子設(shè)備在銷售前必須通過輻射噪聲標(biāo)準(zhǔn)檢測。為了解決電子設(shè)備在輻射噪聲檢測時(shí)噪聲超標(biāo)的問題，必須對輻射噪聲問題進(jìn)行深入研究。
[0003]電力線載波通信故障檢測系統(tǒng)在進(jìn)行輻射噪聲檢測時(shí)，針對超標(biāo)噪聲需采取一系列的抑制措施，但是由于該系統(tǒng)存在多個(gè)電力線載波信號，在采取噪聲抑制措施時(shí)，需要單獨(dú)找出引起輻射噪聲超標(biāo)的載波信號后再進(jìn)行有效整改，因此快速、準(zhǔn)確地找到引起輻射噪聲超標(biāo)的載波信號是采取噪聲抑制措施的關(guān)鍵。目前，現(xiàn)有的噪聲識別方法大都是步驟煩瑣且識別精度相對較低，無法精確地識別出引起輻射噪聲超標(biāo)的載波信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決 的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于獨(dú)立分量分析ICA算法的電力線載波通信故障檢測系統(tǒng)中的噪聲識別方法。
[0005]獨(dú)立分量分析ICA算法是在源信號未知的情況下，僅對觀測信號或檢測信號進(jìn)行分析而獲得源信號及信號傳輸通道特性，其原理如圖1所示。該問題的求解通常可看作一個(gè)最優(yōu)化問題，先確定衡量獨(dú)立性準(zhǔn)則的目標(biāo)函數(shù)，再采用優(yōu)化算法來優(yōu)化該目標(biāo)函數(shù)，最終求出最優(yōu)解。該最優(yōu)解是各個(gè)源信號的最大程度地逼近。
[0006]設(shè)觀測信號由測得的M組時(shí)域信號X1⑴，...，％⑴混合組成，即X⑴=[X1⑴，…，％⑴]T、源信號是由N組獨(dú)立的信號S1⑴，…，Sn⑴組成，即S⑴= [Sl⑴，…，Sn⑴]T，觀測信號與源信號之間的關(guān)系為X⑴=As⑴，其中Λ為混合矩陣。獨(dú)立分量分析即要在A、s⑴未知的條件下，根據(jù)觀察信號X⑴，通過衡量變量的獨(dú)立性準(zhǔn)貝_目標(biāo)函數(shù)尋找出分離矩陣W，從而求得s⑴的最大估計(jì)。設(shè)輸出的分離信號為I⑴=Ey1⑴，…，yN⑴]，貝陏
[0007]yN(t) = WnxmXm(t) = WnxmAmxnSn(t) = sN(t) (I)
[0008]其中，y(t)是源信號s (t)的一個(gè)最大估計(jì)，且各分離信號yi(t)之間盡可能的相互獨(dú)立。在一般模型中源信號數(shù)N大于或等于觀測信號數(shù)M。在本發(fā)明中，取源信號數(shù)N與觀察信號數(shù)M相同。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的電力線載波通信故障檢測系統(tǒng)中的噪聲識別方法，包括以下步驟:
[0010]I)、測得被測設(shè)備的M組近場時(shí)域信號并導(dǎo)出，將這M組近場時(shí)域信號Xi (t), i=l, 2，...，M,構(gòu)成列向量 X (t) = Iix1 (t),...，xM(t)]T 作為觀測信號；
[0011]2)、對觀測信號x(t)進(jìn)行獨(dú)立分量分析:[0012]2-1)、對觀測信號x(t)進(jìn)行白化預(yù)處理，所述白化預(yù)處理是:尋找一個(gè)線性變換Rci,使得變換后的RtlX(t)為白化向量:
[0013]R0 = A^172Ut (2)
[0014]其中:x(t)的協(xié)方差矩陣Cx=E[xxT]，A=diag[dl...dn]是以Cx的特征值為對角元素的對角矩陣，U為Cx的特征向量矩陣；
[0015]2-2)、尋找一個(gè)分離矩陣W，使y=Wx有最大的高斯性，y為分離后的近場時(shí)域信號；根據(jù)Kuhn-Tucker條件，確定E {G (Wtx) }在約束E {G (WTx)2} = I IW | |2 = I條件下的極值:
[0016]E {xg(ffTx)} + β ff = O (3)
[0017]其中，Wt為W的轉(zhuǎn)置矩陣，E表示數(shù)學(xué)期望，β是一個(gè)恒定值，^ = E{w；xg(wJ.v)},
W0是優(yōu)化后的W值，X為經(jīng)白化處理后的觀測信號，g(.)是G(.)的導(dǎo)數(shù)；
[0018]2-3)、按照下列數(shù)學(xué)模型，確定E {xg (WtX) } + β W的梯度Jf (W):
[0019]Jf(W) = E {xxTg(WtX) } + β I (5) [0020]其中，I為單位矩陣；
[0021]2-4)、將梯度Jf(W)變?yōu)閷腔仃?，得到近似的牛頓迭代公式:
[0022]ff* = ff-[Ε {xg (ffTx)} - β ff] / [E {g (ffTx) - β } ] (6)
[0023]ff = ff*/ I I ff* I
[0024]式(6)中，W*是 W 的新值，β = E{ffTxg(ffTx)}；
[0025]2-5)、將迭代之后得到的W，代入y=Wx中得到分離后的M組近場時(shí)域信號；
[0026]3)、測得被測設(shè)備的遠(yuǎn)場時(shí)域信號，得到其輻射噪聲超標(biāo)頻點(diǎn)；
[0027]4)、將分離后的M組近場時(shí)域信號分別與遠(yuǎn)場時(shí)域信號波形進(jìn)行對比，確定引起輻射噪聲超標(biāo)的信號。
[0028]本發(fā)明有益效果在于:相較于傳統(tǒng)的方法來說，本發(fā)明方法簡潔高效且更趨于系統(tǒng)化，能夠精確地識別出到被測產(chǎn)品超標(biāo)輻射噪聲頻點(diǎn)，從而有針對性地對該輻射源進(jìn)行整改措施，抑制其輻射噪聲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為獨(dú)立分量分析ICA算法原理框圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置連接圖；
[0031]圖3為Matlab中產(chǎn)生的四組源信號；
[0032]圖4為源信號進(jìn)行隨機(jī)混合后的觀測信號；
[0033]圖5為分離后得到的四組信號。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0035]第一步:將被測設(shè)備、示波器、4個(gè)磁場探頭(探頭數(shù)量M取決于源信號數(shù)N，M ^ N)、導(dǎo)線連接放置于3m電波暗室的實(shí)驗(yàn)臺上，測得被測設(shè)備的4組近場時(shí)域信號并導(dǎo)出，如圖2所示；或在Matlab中產(chǎn)生4組近場時(shí)域信號,如圖3所示；
[0036]第二步:將±3^4 組近場時(shí)域信號 Xi (t)，i=l, 2,3,4,構(gòu)礙Ij 向量 xOMx1 (t) ,x,(t), X3 (t)，X4 (t) ]τ作為觀測信號;
[0037]第三步:對觀測信號X⑴進(jìn)行獨(dú)立分量分析:
[0038]首先，對觀測信號x(t)進(jìn)行白化預(yù)處理。用主分量分析方法去除各信號源之間的相關(guān)性，使之不相關(guān)，即尋找一個(gè)線性變換Rtl,使得變換后的RtlX(t)為白化向量。Rtl可由式
(2)得到,令x(t)的協(xié)方法矩陣Cx=E[xxT], A=diag[dl...dn]是以Cx的特征值為對角元素的對角矩陣，U為Cx的特征向量矩陣，則
[0039]R0 = A^172Ut (2)
[0040]其次，要尋找一個(gè)分離矩陣W，使y=Wx有最大的高斯性，y為分離后的近場時(shí)域信號，實(shí)際上這是一種尋找Wt x(WTS W的轉(zhuǎn)置矩陣)的非高斯性最大值的不動(dòng)點(diǎn)迭代方案，可以用近似的牛頓迭代法嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?dǎo)出。首先注意到WTx的近似負(fù)熵的極大值通常在E {G (Wtx) }的極值點(diǎn)處取得。根據(jù) Kuhn-Tucker 條件，E {G (Wtx) }在約束 E {G (Wtx) 2} = | |ff| |2=I條件下的極值，是在那些使得下面的Kuhn-Tucker乘子式的梯度為零的點(diǎn)處取得:
[0041]E {xg(ffTx)} + β ff = O (3)
[0042]其中，E表示數(shù)學(xué)期望；β是一個(gè)恒定值，^ = E{W0TXg(w^)}, W0是優(yōu)化后的W
值，這里的X為進(jìn)行白化處理后的觀測信號，g(.)是G(.)的導(dǎo)數(shù)，可以從以下函數(shù)中選取:
【權(quán)利要求】
1.一種電力線載波通信故障檢測系統(tǒng)中的噪聲識別方法，其特征在于包括以下步驟: 1)、測得被測設(shè)備的M組近場時(shí)域信號并導(dǎo)出，將這M組近場時(shí)域信號Xi (t), i=l, 2，...，M,構(gòu)成列向量 X (t) = Iix1 (t),...，xM(t)]T 作為觀測信號； 2)、對觀測信號x(t)進(jìn)行獨(dú)立分量分析: 2-1)、對觀測信號x(t)進(jìn)行白化預(yù)處理，所述白化預(yù)處理是:尋找一個(gè)線性變換Rtl，使得變換后的RtlX (t)為白化向量:
Rx = A_1/2UT (2) 其中:x(t)的協(xié)方差矩陣Cx=E[xxT]，A=diag[dl...dn]是以Cx的特征值為對角元素的對角矩陣，U為Cx的特征向量矩陣； 2-2)、尋找一個(gè)分離矩陣W，使y=Wx有最大的高斯性，y為分離后的近場時(shí)域信號；根據(jù)Kuhn-Tucker 條件，確定 E {G (Wtx) }在約束 E {G (WTx)2} = |ff| |2 = I 條件下的極值:
E {xg(ffTx)} + β W = O (3)其中，Wt為W的轉(zhuǎn)置矩陣，E表示數(shù)學(xué)期望，β是一個(gè)恒定值，
【文檔編號】H04B17/00GK103944655SQ201410149315
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】趙俊平, 夏歡, 王一凡, 舒國偉 申請人:江蘇益邦電力科技有限公司