[发明专利]基于电源纹波的多路LED灯亮度旁路检测装置和方法

权利要求书

1.一种基于电源纹波的多路LED灯亮度旁路检测装置，其特征在于：包括LED灯(1)、LED灯驱动电路(2)、电源纹波信号采集电路(3)和信号处理器(4)；LED灯驱动电路(2)与LED灯(1)相连并控制LED灯(1)，若干个连有LED灯(1)的LED灯驱动电路(2)并联接到电源(5)上形成多路LED灯，电源纹波信号采集电路(3)接到电源(5)上并采集若干个LED灯驱动电路(2)对电源(5)产生的电源纹波，电源纹波信号采集电路(3)通过USB转接口将采集到的电源纹波传输到信号处理器(4)；

所述信号处理器(4)中输入混合纹波信号，对混合纹波信号进行处理的方法包括以下步骤：

1)对混合纹波信号进行j层分解，分解重构后获得混合纹波信号的小波系数和尺度系数；

2)选取小波系数和尺度系数，建立信号分解矩阵，对信号分解矩阵进行降维重构，获得多通道信号

3)将多通道信号进行白化处理获得白化多通道信号对分离矩阵M随机赋初始值，利用白化多通道信号将分离矩阵M不断迭代至前一个分离矩阵M_k-1与当前的分离矩阵M_k的误差满足∑∑|M_k-M_k-1|≤σ，获得最终的分离矩阵M；其中，σ为误差，满足0σ1，k为分离矩阵M迭代的次数，∑∑|M_k-M_k-1|表示分离矩阵M_k与分离矩阵M_k-1作差后获得中间矩阵，对中间矩阵中所有元素进行求和后获得结果；计算获得原始多通道信号其中O(t)＝[O₁(t),O₂(t),···,O_N(t)]，O₁(t)表示第1个原始通道信号，N表示总共有N路LED灯；

4)将原始多通道信号O(t)中的每个子原始通道信号均转换成方波信号，计算每个方波信号的占空比，形成总占空比q＝[q₁,q₂,···,q_N]，由总占空比q得N盏LED灯亮度L＝[L₁,L₂,···,L_N]，其中，占空比与LED灯亮度等比例对应，当占空比为1时，LED灯为最亮的工作状态；当占空比为0时，LED灯完全熄灭；

所述步骤1)具体为：

利用Hilbert变换的复小波函数基对混合纹波信号进行j层分解，分解重构后获得分解信号Y，从分解信号Y中可得混合纹波信号的小波系数和尺度系数：

其中d_i为分解信号Y中第i个小波系数，c_j为分解信号Y中第j个尺度系数；

所述步骤2)具体为：

对信号分解矩阵Q进行降维重构，获得多通道信号

选取小波系数d₁,d₂,···,d_j和尺度系数c_j，其中，d₁表示第1个小波系数，d₂表示第2个小波系数，d_j表示第j个小波系数，建立信号分解矩阵Q＝[c_j,d₁,d₂,···,d_j]^T，计算协方差矩阵S的特征值Λ＝[λ₁,λ₂,...,λ_j+1]以及对应的特征向量V＝[ω₁,ω₂,...,ω_j+1]：

其中，u₁表示尺度系数c_j的均值，u₂表示小波系数d₁的均值，u_j+1表示小波系数d_j的均值，T表示转置操作，λ₁表示协方差矩阵S中第1个特征值，λ_j+1表示协方差矩阵S中第j+1个特征值，ω₁表示协方差矩阵S中第1个特征向量，ω_j+1表示协方差矩阵S中第j+1个特征向量；

将特征值Λ＝[λ₁,λ₂,...,λ_j+1]从大到小进行排序，依次选择N-1个特征值，其中N表示LED灯的个数，从信号分解矩阵Q中选出与N-1个特征值所对应的特征值序号的N-1个信号分量与混合纹波信号共同组成多通道信号

所述步骤3)具体为：

将多通道信号采用以下公式进行白化处理获得白化多通道信号

对分离矩阵M随机赋初始值，利用下列公式将分离矩阵M不断迭代至前一个分离矩阵M_k-1与当前的分离矩阵M_k的误差满足∑∑|M_k-M_k-1|≤σ，获得最终的分离矩阵M；

其中，表示累积分布函数，表示概率分布函数，m_k-1表示第k-1次迭代获得的分离矩阵M中某一行，y表示白化多通道信号中与m_k-1相同的行序号的一行，m_k表示第k次迭代获得的分离矩阵M中与m_k-1相同的行序号的一行，M_k-1表示第k-1次迭代计算所得的分离矩阵M，M_k表示第k次迭代计算所得的分离矩阵M，E{}表示期望操作，T表示转置操作；

最后，计算原始多通道信号