[发明专利]一种基于改进提升小波变换和高次自相关处理的微弱电信号检测系统及其方法

权利要求书

1.一种基于改进提升小波变换和高次自相关处理的微弱电信号检测系统，其特征在于，包括：

信号采集模块，采用各种声、光、热、位移传感器采集微弱信号，并将微弱的被测声、光、热物理量转化为微电流或低电压信号；

模数转换模块，用于将传感器收集的微电流或低电压信号转换为数字信号；

微弱电信号特征提取模块，用于进行以下操作，包括改进提升小波变换、高次自相关处理、包络谱解调；

所述的改进提升小波变换的过程包括：接收数模转换模块的数字信号，首先采用小波提升方案提升小波，小波分解原信号获得各尺度系数，然后更新阈值调节参数u，获得最优改进小波阈值函数过滤各层小波系数，最后对处理后的各层小波系数逆小变换获得重构信号，完成对原信号的提升小波阈值去噪；

所述的高次自相关处理的过程包括：接收信号降噪模块的重构信号，对重构信号进行一次自相关运算，对自相关运算所得信号再进行自相关运算，重复多次进一步改善信噪比；

所述的包络谱解调的过程包括：接收高次自相关模块的高次自相关函数，采用时延高次自相关解调法对高次自相关函数进行包络谱分析，获取微弱信号特征。

2.一种基于改进提升小波变换和高次自相关处理的微弱电信号检测方法，其特征在于，采用基于改进提升小波变换和高次自相关处理的微弱电信号检测系统，包括：

信号采集模块，采用各种声、光、热、位移传感器采集微弱信号，并将微弱的被测声、光、热物理量转化为微电流或低电压信号；

模数转换模块，用于将传感器收集的微电流或低电压信号转换为数字信号；

微弱电信号特征提取模块，用于进行以下操作，包括改进提升小波变换、高次自相关处理、包络谱解调；

所述的改进提升小波变换的过程包括：接收数模转换模块的数字信号，首先采用小波提升方案提升小波，小波分解原信号获得各尺度系数，然后更新阈值调节参数u，获得最优改进小波阈值函数过滤各层小波系数，最后对处理后的各层小波系数逆小变换获得重构信号，完成对原信号的提升小波阈值去噪；

所述的高次自相关处理的过程包括：接收信号降噪模块的重构信号，对重构信号进行一次自相关运算，对自相关运算所得信号再进行自相关运算，重复多次进一步改善信噪比；

所述的包络谱解调的过程包括：接收高次自相关模块的高次自相关函数，采用时延高次自相关解调法对高次自相关函数进行包络谱分析，获取微弱信号特征；

所述方法包括以下步骤：

步骤1、采用小波提升方案提升小波：采用小波提升方案lifting scheme对小波进行提升；

步骤2、提升小波分解原信号获得各尺度系数：针对信号特征和噪声特性选择合适的小波基函数、小波分解层数及阈值，然后获得各层小波系数w_j,k，阈值λ选取采用通用阈值估计，其表达式如下式(1)所示：

N为信号长度，σ为高斯白噪声的标准差，其估计公式如式(2)所示：

σ＝med(|d₁(k)|)/0.6745 (2)

其中，d₁(k)为对原信号做提升小波分解后的第一层小波系数序列，med(.)表示取中位数计算；

步骤3、改进小波阈值函数：寻找最优调节参数u，使改进小波阈值函数性能最佳；比较改进的小波阈值函数和软、硬阈值函数的去噪性能优劣，采用改进小波阈值函数处理各层小波系数w_j,k；

步骤4、逆小波变换：对经过采用改进小波阈值函数处理后的各层小波系数，进行逆小波变换获得重构信号，完成对原信号的提升小波阈值去噪；

步骤5、高次自相关运算：在通过逆小波变换而获得降噪处理的重构信号后，对重构信号进行自相关运算；然后对自相关运算后的信号再次进行自相关运算；重复多次上述的自相关运算，生成高次自相关函数，根据信噪比的改善程度选择自相关运算的重复次数；

步骤6、包络谱分析：采用时延高次自相关解调法，对高次自相关函数进行包络谱解调，获取微弱信号特征。