[发明专利]一种基于极值-留数分解的海洋平台振动响应消噪方法

权利要求书

1.一种基于极值-留数分解的海洋平台振动响应消噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、数据截段：对响应数据y_n(n＝1,2,…)进行截段处理，得到其中，为从原始响应数据中截取的等长数据段，n₀为等长数据的长度；

步骤S2、有义成分选取：对截取的数据段进行傅里叶分析，创建频率窗口，根据幅频图选取数据段中能量较大的有义成分，所述有义成分包含于频率窗口中；

步骤S21、分段信号离散傅里叶变换：对截取的每段信号分别进行傅里叶变换，得到

步骤S22、绘制幅频图：根据采样频率f_s得到幅频图的频率绘制f(l)～|Y(l)|关系图，即幅频图；

步骤S23、以幅频图峰值处对应的频率f_p为中心频率，设置频率窗口宽度h，得到有义成分的频率窗口范围为

步骤S3、极值-留数低阶状态空间求解:对截取的数据段进行Prony分解，求解极值和留数，并根据步骤S2将实测数据分解为真实成分和噪声成分，用极值和留数表征；

步骤S31、离散响应信号Prony分解：式中，p为分解阶次，Δt为采样间隔，λ_m＝-α_m+iω_m为极值，为对应的留数，α_m为阻尼系数，ω_m为角频率，A_m为幅值，θ_m为相位；

步骤S32、构建Hankel矩阵：根据结构响应信号定义Hankel矩阵；

式中ξ和η表示H(k)的行数和列数；

步骤S33、极值-留数求解：应用奇异值分解技术，得到系统的一个实现矩阵估计对进行特征值分析，其特征值为z_m,m＝1,2,…,p，进而得到极值λ_m＝ln(z_m)/Δt及对应留数γ_m；

λ＝[λ_real,1 λ_real,2 … λ_real,m λ_noise,1 λ_noise,2 … λ_noise,l]；

γ＝[γ_real,1 γ_real,2 … γ_real,m γ_noise,1 γ_noise,2 … γ_noise,l]；

λ为Prony分解所有极值构成的数组，γ为对应留数构成的数组，λ_real,i和γ_real,i，i＝1,2,…,m表示真实成分的极值和对应的留数；表示噪声的极值和对应的留数；

步骤S4、消噪信号重构。

2.根据权利要求1所述的基于极值-留数分解的海洋平台振动响应消噪方法，其特征在于：所述步骤S4中，消噪信号重构具体包括：

步骤S41、依据步骤S33得到的极值和留数，以及步骤S23中有义成分的频率窗口范围，根据极值和频率的关系将步骤S33中得到极值转换为频率，得到频率窗口范围内的极值和对应的留数：

λ_real＝[λ_real,1 λ_real,2 … λ_real,m]；

γ_real＝[γ_real,1 γ_real,2 … γ_real,m]；

步骤S42、重构消噪后信号