[发明专利]一种强背景噪声下周期信号隐周期的检测方法

说明书

本发明公开了一种强背景噪声下周期信号隐周期的检测方法，属于信号的分析检测领域，尤其涉及一种强背景噪声下，时域周期信号中提取其未知周期的方法，可用于机械设备滚动轴承或齿轮的故障诊断与状态监测。本发明方法包括：提出了一个全新的构架提取信号的周期信息，实现强噪声信号下周期的检测；构造了一个周期函数，对被检测信号进行压缩；在没有先验知识的帮助下，成功提取未知周期信号的周期信息。该方法使得检测过程的准确性较高，效率较高。

技术领域

本发明涉及一种信号的分析检测，具体涉及一种强背景噪声下，时域周期信号中提取其未知周期的方法，可用于机械设备滚动轴承或齿轮的故障诊断与状态监测。

背景技术

目前，在机械设备的故障诊断与状态监测和生物医学信号检测等领域周期信号中的周期检测具有广泛应用。由于信息采集环境不可避免的存在大量噪声，待检测信号的瞬态成分常常会被噪声污染，因此强噪声背景下信号的周期检测一直是信号检测的难题。

最常见的周期检测方法就是直接使用传统的自相关分析方法提取信号周期，但是由于信号中的瞬态成分往往夹杂着大量噪声，直接对信号中瞬态成分进行检测的过程准确性较低，效率也较低。针对传统自相关分析法在提取信号周期上具有准确度差效率低的缺陷，本专利提出一种强背景噪声下周期信号隐周期的检测方法，具有较高的准确性和效率，弥补现有技术的不足。

发明内容

本发明提供了一种强噪声背景下信号中周期的检测方法，本发明能够对信号中的隐周期进行检测，在强噪声下的检测结果更为显著，具有更好的鲁棒性，并且在采样点不足够大的时候仍然具有很好的性能。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术手段：

一种信号中未知周期的抗噪关联提取法，包括：

对未知周期信号x(t)与强高斯白噪声信号融合，获得检测信号y(t)；

对有限检测信号进行截取、压缩，获得新周期函数；

建立检测信号与新周期信号的关联函数；

根据关联函数，求解被测函数的最优周期。

优选的，对所述有限检测信号进行截取、压缩包括：

选取周期T；

计算被测信号在每个T周期上每一时刻的均值，建立新周期函数f_T(t)。

优选的，对所述建立检测信号与新周期信号的关联函数，包括：

建立关联函数

优选的，对所述根据关联函数，求解被测函数的最优周期，包括：

通过关联函数得到

根据的不等式计算周期最优解。

优选的，其性质包括：

所述强噪声背景下信号中周期的检测方法中噪声的方差的估计值：

借助新函数最后得到

其中为x(t)平均能量，m为采样间隔，

因此噪声方差的可估计为

对所述强噪声背景下信号中周期的检测方法鲁棒性的评价：

定义新函数

得到

可以看出仅需信号y(t)就能得到，无需其他先验知识；

得到鲁棒相关函数

对所述强噪声背景下信号中周期的检测方法方差的估计：

1)用进行该检测方法方差的估计：