[发明专利]一种对原始数据低失真的谐波噪声干扰和白噪声干扰的去除方法

摘要

本发明公开一种对原始信号低失真的谐波噪声干扰和白噪声干扰的去除方法；通过对观测数据信号进行分析，提取出其所包含的谐波噪声干扰的频率值；采用与谐波噪声干扰的基波频率成正整数倍的采样频率对观测数据信号进行重采样，利用基波频率与采样频率的比值对重采样后的观测数据信号的高频率分量在时域进行下采样处理，使各个下采样子带中所包含的谐波噪声干扰分量为常数值；应用基线偏移的方法将谐波噪声干扰去除；对去除谐波噪声干扰的信号进行去除白噪声干扰的处理；本发明可以低失真的将观测数据信号中包含的谐波噪声干扰和白噪声干扰去除，提高数据处理的准确度。

主权项

1.一种对原始信号低失真的谐波噪声干扰和白噪声干扰去除方法，其特征在于包括以下四个步骤：步骤一、根据谐波噪声干扰信号的性质，对观测数据信号进行分析，得出其中所包含的谐波噪声干扰信号的谐波频率值；步骤二、对观测数据信号y进行重采样；当观测数据信号y的采样频率与谐波噪声干扰信号r的基波频率f₁为正整数倍关系时，直接进行步骤三，当观测数据信号y的采样频率与谐波噪声干扰信号r的基波频率f₁之间不为正整数倍关系时，采用与谐波噪声干扰信号r的基波频率f₁成正整数倍且满足采样定理的最小值作为采样频率f_s对观测数据信号y进行重采样；步骤三、通过低通滤波器将观测数据信号y中不包含谐波噪声干扰的低频率分量y_LP和包含谐波噪声干扰的高频率分量y_HP分别提取出来，并对高频率分量y_HP进行参数为f₁/f_s的下采样处理，通过基线偏移的方法去除其各个下采样子带中的谐波噪声干扰信号分量r_j[k]，再采用上采样处理的方式对去除谐波噪声干扰后的信号进行重构；谐波噪声干扰信号r的离散数学模型为：其中a_i，f_i和分别为第i阶谐波噪声干扰的幅值、频率和初始相位变量，观测数据信号y的离散数学模型表示为：其中x为原始数据信号，z为白噪声干扰信号，当观测数据信号的采样频率f_s与谐波噪声干扰的基波频率f₁的比值f_s/f₁为一个正整数值时，在时域内对观测数据信号y进行参数为f₁/f_s的下采样处理，从y的第j个采样点开始进行，该下采样子带y_j中采样点之间的离散时间间隔为t_j[k]＝k/f₁+j/f_s，其中k＝0，1，2，...，K-1，j＝0，1，2，...，f_s/f₁-1，K为该子带的长度，j为该子带的阶数，将所得到的离散时间间隔t_j[k]代入谐波噪声干扰信号r的离散数学模型中得：即观测数据信号y的第j阶下采样子带中所包含的谐波噪声干扰信号分量r_j[k]为一个常数值，通过基线偏移的方法将其去除，由于观测数据信号y的直流分量会影响对各个下采样子带中的谐波噪声分量r_j[k]进行准确的估计，因此采用截止频率为f_c(f_c＜f₁)的低通滤波器F_LP对观测数据信号进行低通滤波，将观测数据信号的低频率分量y_LP提取出来，对应的高频率分量为y_HP＝y-y_LP，y的直流分量仅包含于其低频率分量y_LP中，对高频率分量y_HP进行参数为f₁/f_s的下采样处理，各个下采样子带的基线为其算术平均值通过基线偏移归零的方法：将各个下采样子带中所包含的谐波噪声干扰信号分量去除，得到去除谐波噪声干扰后的下采样子带信号对去除谐波噪声干扰后的下采样子带信号进行参数为f_s/f₁的上采样重构处理，得到高频率分量将其与观测数据信号y的低频率分量y_LP叠加，得到去除谐波噪声干扰后的信号将的采样频率f_s还原为观测数据信号y的采样频率初始值，完成谐波噪声干扰的去除过程；步骤四、对去除谐波噪声干扰后的信号进行去除白噪声干扰的处理。