[发明专利]考虑传感器性能退化的信号重构方法

权利要求书

1.一种考虑传感器性能退化的信号重构方法，其特征在于：首先，利用lp范数熵标准作为代价函数选择小波函数和分解层数；其次，计算完好信号和传感器性能退化信号的各层小波细节系数，并计算出完好信号和传感器性能退化信号之间的对应各层小波细节信号的相关系数，同时定位相关系数大于阈值的层数；最后，将完好信号中的该层的小波细节系数中的相关系数用传感器性能退化信号中的该层的小波细节系数进行替换，并利用小波重构手段进行数据重构，从而完成考虑传感器性能退化的信号重构。

2.根据权利要求1所述的考虑传感器性能退化的信号重构方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1：采集加速度响应信号，其中，该加速度响应信号含完好信号和传感器性能退化信号，并识别出传感器性能退化信号发生时刻；

步骤2：按公式(1)-(3)计算完好信号的小波能量lp谱范数熵；

假设采集到的结构加速度响应信号为x(t)，则其可表示为：

                                                  （1）

其中：x_i,j(t)是小波包分解重构系数，i为小波包分解层数，且i=3,4,…10，j为分解阶层所在的位置结点，且j=0,1,2,…,2^i-1；t是时间序列；

那么小波包在i层j节点的小波包能量谱E_i,j则可以由公式(2)表示：

                                                  （2）

小波包能量谱lp范数熵S_k(E_i)的计算式见公式(3)：

                                                  （3）

其中：k为db族小波函数dbN小波中的N，且N=3,4，…20；i为小波包分解层数；E为小波包能量谱；S为小波包能量谱的范数熵值；且1≤p≤2；

步骤3：依据公式(4)选择小波函数和分解层数：

                               （4）

步骤4：计算完好信号和传感器性能退化信号的小波各层细节信号以及近似信号的相关系数，即：

                             （5）

式中：x_l, y_l分别为结构响应异常前后周期内完好信号和传感器性能退化信号；l为周期内的第l个采样点；n为周期内的采样点数；r为完好信号的小波各层信号和传感器性能退化信号的小波各层信号相关系数；

步骤5：分别依据步骤3所选择的小波函数和分解层数对传感器信号发生异常前后的一个采样周期的信号进行小波分解；

步骤6：将步骤4中计算的相关系数大于阈值的该层的传感器性能退化信号的细节系数替换完好信号中该层的细节系数；

步骤7：依据步骤6最后形成的细节系数通过小波重构技术进行小波重构。

3.根据权利要求2所述的考虑传感器性能退化的信号重构方法，其特征在于：所述步骤6中，所述阈值取0.9。