[发明专利]基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法及装置

权利要求书

1.一种基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法，其特征在于，包括：

步骤S1：对原始信号进行预处理，用以提高回波数据的信噪比；

步骤S2：CEEMD重构；利用改进型CEEMD分解得到IMF分量，通过排列熵与最大类间方差法来确定IMF分界点，将IMF分界点及IMF分界点之后的IMF分量记作有用分量；所述改进型CEEMD包括：设置期望IMF分量幅值的误差；对待处理信号做一次EMD分解得到高频分量，计算CEEMD需要的白噪声参数和总体平均次数；利用所求白噪声参数生成白噪声，并结合总体平均次数对待处理信号完成CEEMD分解，得到用于后续处理的IMF分量；

步骤S3: 重构信号；利用CEEMD重构之后的有用分量进行信号重构。

2.根据权利要求1所述的基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法，其特征在于，所述步骤S2中利用改进型CEEMD分解得到IMF分量的流程包括：

先设置期望IMF幅值的相对偏差；

对回波信号进行EMD分解，并取第一个IMF分量作为有效高频IMF分量，分别计算其与回波信号的幅值标准差和，根据计算得到值，再由得到白噪声幅值标准差；

根据计算得到CEEMD中总体平均次数，取整数；

在确定加入的白噪声和总体平均次数后，对回波信号进行EMD分解，满足在已有经验设置好的结束条件时，完成CEEMD分解，得到最终的IMF分量。

3.根据权利要求2所述的基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法，其特征在于，将一对幅值相等、相位相反的白噪声加入到回波信号，得到正负对信号和，其中白噪声的均值为0且幅值标准差为；分别对其进行EMD分解，得到IMF分量、和残余分量、；经过重复次处理，将对应的IMF分量进行总体平均计算，得到CEEMD分解最终的IMF分量，计算公式为：

其中，、为第次加入白噪声后分解正负对信号所得的第个IMF分量，，,表示对信号进行阶CEEMD分解。

4.根据权利要求3所述的基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法，其特征在于，所述步骤S2中通过排列熵与最大类间方差法来确定IMF分界点的流程包括：

计算分解所得IMF分量的排列熵，根据排列熵计算方法对IMF分量进行相空间重构，得到以下序列：

其中，是嵌入维数，是时间延迟，是重构相空间中重构向量的个数；将重构向量中的个向量按照升序重新排列，得到：

。

5.根据权利要求4所述的基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法，其特征在于，当出现情况时，按照的大小来排序，得到一组符号序列，为重构向量中各元素位置的索引，其中，；只是种符号序列的一种，计算每种符号序列出现的概率，，且。

6.根据权利要求4所述的基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法，其特征在于，根据Shannon熵计算公式来计算IMF分量的排列熵：

将进行标准化处理，即：

其中，，的阈值，设排列熵的阈值为，此阈值下属于噪声分量的个数记为，其均值记为，属于有用分量的个数记为，其均值记为，将的间类方差和均值分别记作和，则有：

采用遍历的方法得到最大类间方差，其对应的阈值即为，将各个IMF分量的排列熵值进行比较，出现第一个小于或等于的排列熵值，将其对应及其之后的IMF分量作为有用分量，并选择这些分量进行信号重构，得到重构信号：

历遍慢时间向，对回波矩阵完成重构，得到重构信号。

7.根据权利要求1或2或3所述的基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法，其特征在于：所述预处理包括对消处理，用来初步抑制回波信号内噪声和固定杂波。

8.根据权利要求7所述的基于排列熵准测的CEEMD去噪重构信号方法，其特征在于，所述对消处理包括脉冲对消法、背景对消法和自适应加权法中的一个或多个。