一种基于分形布朗运动的噪声描述方法与流程

文档序号:19745720发布日期:2020-01-21 18:22阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种噪声描述方法,其流程图如图1所示,其特征在于包含以下三个步骤:

步骤一:噪声预处理

1)均值归零化。设采集到的原始噪声时间序列为{s(n)},其中大于0的正整数n为离散序数,求序列{s(n)}的均值

其中n为序列{s(n)}的长度即n的最大取值。然后将序列{s(n)}的每个离散点减去均值μ,得到均值归零化后的噪声序列{g(n)},其中

g(n)=s(n)-μ;

2)方差归一化。计算均值归零化后的噪声序列{g(n)}的方差

再将序列{g(n)}中每个离散点除以标准差σ,得到方差归一化后的噪声序列{h(n)},其中

步骤二:分形维提取

1)对方差归一化后的噪声序列{h(n)}进行离散小波分解,得第j层分解的小波系数为

其中t为时间,t=ts·n,ts为噪声序列{s(n)}的采样时间,k为小波系数序数,ψ(t)为小波基函数;

2)第j层分解的小波系数的均值为

其中kj为第j层分解的小波系数的长度,即序数k的最大取值。进一步计算第j层分解的小波系数的方差

再对第j层分解的小波系数方差取以2为底的对数得

bj=log2σj2

3)以小波分解层数j为横坐标,以上述各层小波系数方差的对数bj为纵坐标,做出bj随j变化的曲线;

4)采用最小二乘法估计曲线的斜率

然后可根据斜率计算噪声分形维

步骤三:噪声建模

分形布朗运动的时间函数由唯一的参数hurst指数h确定,h与分形维d有如下关系

h=2-d。

则噪声的分形布朗运动模型可表示为

其中s为时间,γ(·)为gamma函数,b(·)为布朗运动的时间函数。此时噪声的时域信号呈现统计上的相似性

mh(at):=ahmh(t),

其中a为任意大于零的实数,:=表示依概率分布相等。噪声的自协方差函数可表示为

var[mh(t)]=vh|t|2h

其中噪声的平均谱可表示为

其中ω为频率。至此,当hurst指数h确定后,噪声的统计特性、时域特性和频域特性均可得到有效描述。

2.一种基于小波分解的分形维提取方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

1)对方差归一化后的噪声序列{h(n)}进行离散小波分解,得第j层分解的小波系数为

其中t为时间,t=ts·n,ts为噪声序列{s(n)}的采样时间,k为小波系数序数,ψ(t)为小波基函数;

2)第j层分解的小波系数的均值为

其中kj为第j层分解的小波系数的长度,即序数k的最大取值。进一步计算第j层分解的小波系数的方差

再对第j层分解的小波系数方差取以2为底的对数得

bj=log2σj2

3)以小波分解层数j为横坐标,以上述各层小波系数方差的对数bj为纵坐标,做出bj随j变化的曲线;

4)采用最小二乘法估计曲线的斜率

然后可根据斜率计算噪声分形维

3.一种噪声描述系统,其特征在于,包括根据权利要求1至2中任一权利要求所述的噪声描述方法。

4.根据权利要求3所述的噪声描述系统,其特征在于,包括一个或多个与所述噪声描述关联的传感器。

5.一种计算机程序,包括软件指令,所述软件指令在由计算机执行时实施根据权利要求1至2中任一权利要求所述的方法。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1